淺析功能材料的研究進(jìn)展

功能材料的研究進(jìn)展摘要功能材料作為現(xiàn)代技術(shù)的標(biāo)志，引起了各國(guó)的關(guān)注，已經(jīng)成為材料科學(xué)中的一個(gè)分支學(xué)科，并在不同程度上推動(dòng)或加速了各種現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。本篇綜述簡(jiǎn)單介紹了功能材料的基本性能、特點(diǎn)及其發(fā)展現(xiàn)狀。為了滿足這些現(xiàn)代技術(shù)對(duì)材料的需求，世界各國(guó)都非常重視功能材料的研究和開發(fā)。關(guān)鍵詞功能材料性能特點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)狀引言功能材料的概念是美國(guó)MortonJA于1965年首先提出來(lái)的。功能材料是指具有一種或幾種特定功能的材料，如磁性材料、光學(xué)材料等，它具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和生物功能，在物件中起著“功能”的作用[1]。20世紀(jì)60年代以來(lái)，各種現(xiàn)代技術(shù)的興起，強(qiáng)烈刺激了功能材料的發(fā)展。同時(shí)，由于固體物理、固體化學(xué)、量子理論、結(jié)構(gòu)化學(xué)、生物物理和生物化學(xué)等學(xué)科的飛速發(fā)展以及各種制備功能材料的新技術(shù)和現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)在功能材料研究和生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，許多新功能材料不僅已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中研制出來(lái)，而且已經(jīng)批量生產(chǎn)和得到應(yīng)用，并在不同程度上推動(dòng)或加速了各種現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，功能材料學(xué)科已經(jīng)成為材料科學(xué)中的一個(gè)分支學(xué)科。正文一、功能高分子材料的簡(jiǎn)介功能高分子材料一般指具有傳遞、轉(zhuǎn)換或貯存物質(zhì)、能量和信息作用的高分子及其復(fù)合材料，或具體地指在原有力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，還具有化學(xué)反應(yīng)活性、光敏性、導(dǎo)電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉(zhuǎn)換性、磁性等功能的高分子及其復(fù)合材料。它是上世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的新興領(lǐng)域，是高分子材料滲透到電子、生物、能源等領(lǐng)域后開發(fā)涌現(xiàn)出的新材料。近年來(lái)，功能高分子材料的年增長(zhǎng)率一般都在10％以上，其中高分子分離膜和生物醫(yī)用高分子的增長(zhǎng)率高達(dá)50％所謂功能性高分子材料，一般是指具有某種特別的功能或者是能在某種特殊環(huán)境下使用的高分子材料，但這是相對(duì)于一般用途的通用高分子材料而言。這一定義只是一個(gè)概括，不一定很確切，較多的人認(rèn)為所謂功能性高分子材料是指具有物質(zhì)能量和信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和貯存作用的高分子材料及其復(fù)合材料。如有光電、熱電、壓電、聲電、化學(xué)轉(zhuǎn)換等功能的一些高分子化合物?？梢钥闯?，這是一類范圍相當(dāng)大、用途相當(dāng)廣、品種相當(dāng)多，而又是在生活、生產(chǎn)活動(dòng)中經(jīng)常遇見的一類高分子材料。功能高分子材料是高分子學(xué)科中的一個(gè)重要分支，它的重要性在于所包含的每一類高分子都具有特殊的功能[2]。二、功能材料的基本性能功能材料是以物理性能為主的工程材料的統(tǒng)稱,即指在電、磁、聲、光、熱等方面具有特殊性質(zhì),或在其作用下表現(xiàn)出特殊功能的材料。功能材料按其顯示功能的過(guò)程可分為一次功能和二次功能。一次功能是當(dāng)向材料輸入的能量和從材料輸出的能量屬于同種形式時(shí),材料起能量傳送部件作用,又稱載體材料。主要有:(1)力學(xué)功能如慣性、粘性、流動(dòng)性、潤(rùn)滑性、成型性、超塑性、高彈性、恒彈性、振動(dòng)性和防震性;(2)聲功能如吸音性、隔音性;(3)熱功能如隔熱性、傳熱性、吸熱性和蓄熱性;(4)電功能如導(dǎo)電性、超導(dǎo)性、絕緣性和電阻;(5)磁功能如軟磁性、硬磁性、半硬磁性;(6)光功能如透光性、遮光性、反射光性、折射光性、吸收光性、偏振性、聚光性、分光性;(7)化學(xué)功能如催化作用、吸附作用、生物化學(xué)反應(yīng)、酶反應(yīng)、氣體吸收;(8)其它功能如電磁波特性(常與隱身相聯(lián)系)、放射性。二次功能[3]是當(dāng)向材料輸入的能量和輸出的能量屬于不同形式時(shí),材料起能量轉(zhuǎn)換部件作用,又稱高次功能,主要有:(1)光能與其它形式能量的轉(zhuǎn)換,如光化反應(yīng)、光致抗蝕、光合成反應(yīng)、光分解反應(yīng)、化學(xué)發(fā)光、感光反應(yīng)、光致伸縮、光生伏特效應(yīng)、光導(dǎo)電效應(yīng);(2)電能與其它形式能量的轉(zhuǎn)換,如電磁效應(yīng)、電阻發(fā)熱效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電效應(yīng),場(chǎng)致發(fā)光效應(yīng)、電光效應(yīng)和電化學(xué)效應(yīng);(3)磁能與其它形式能量的轉(zhuǎn)換,如熱磁效應(yīng),磁冷凍效應(yīng)、光磁效應(yīng)和磁性轉(zhuǎn)變;(4)機(jī)械能與其它形式能量的轉(zhuǎn)換,如壓電效應(yīng)、磁致伸縮、電致伸縮、光壓效應(yīng)、聲光效應(yīng)、光彈性效應(yīng)、機(jī)械化學(xué)效應(yīng)、形狀記憶效應(yīng)和熱彈性效應(yīng)[3]。三、功能材料的特征功能材料是指具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和生物或其相互轉(zhuǎn)化的功能，用于非承載目的的材料。迄今為止，功能材料尚無(wú)統(tǒng)一的和嚴(yán)格的定義。但一結(jié)構(gòu)材料相比，有以下主要特征{4}:（1）功能材料的功能對(duì)應(yīng)于材料的微觀結(jié)構(gòu)和微觀物體的運(yùn)動(dòng)，這是最本質(zhì)的特征。（2）功能材料的聚集態(tài)和形態(tài)非常多樣化，除了晶態(tài)外，還有氣態(tài)、液態(tài)、液晶態(tài)、非晶態(tài)、準(zhǔn)晶態(tài)、混合態(tài)和等離子態(tài)等。除了三維體相材料外，還有二維、一維和零維材料。除了平衡態(tài)，還有非平衡態(tài)。（3）結(jié)構(gòu)材料常以材料形式為最終產(chǎn)品，而功能材料有相當(dāng)一部分是以元件形式為最終產(chǎn)品，即材料元件一體化。（4）功能材料是利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、多學(xué)科交叉的知識(shí)密集型產(chǎn)物。（5）功能材料的制備技術(shù)不同于結(jié)構(gòu)材料用的傳統(tǒng)技術(shù)，而是采用許多先進(jìn)的新工藝和新技術(shù)，如急冷、超凈、超微、超純、薄膜化、集成化、微型化、密積化、智能化已經(jīng)精細(xì)控制和檢測(cè)技術(shù)。目前，現(xiàn)代技術(shù)對(duì)物理功能材料的需求最多，因此，物理功能材料發(fā)展最快，品種多，功能新，商品化和實(shí)用率高，在已使用的功能材料中占了絕大部分。四、國(guó)內(nèi)功能材料發(fā)展的現(xiàn)狀和差距我國(guó)非常重視功能材料的發(fā)展，在國(guó)家攻關(guān)、“863”、“973”、國(guó)家自然科學(xué)基金等計(jì)劃中，功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”國(guó)防計(jì)劃中還將特種功能材料列為“國(guó)防尖端”材料。這些科技行動(dòng)的實(shí)施，使我國(guó)在功能材料領(lǐng)域取得了豐碩的成果。在“863”計(jì)劃支持下，開辟了超導(dǎo)材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫(yī)用材料、儲(chǔ)氫等新能源材料，金剛石薄膜，高性能固體推進(jìn)劑材料，紅外隱身材料，材料設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)等功能材料新領(lǐng)域，取得了一批接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果，在國(guó)際上占有了一席之地。鎳氫電池、鋰離子電池的主要性能指標(biāo)和生產(chǎn)工藝技術(shù)均達(dá)到了國(guó)外的先進(jìn)水平，推動(dòng)了鎳氫電池的產(chǎn)業(yè)化；功能陶瓷材料的研究開發(fā)取得了顯著進(jìn)展，以片式電子組件為目標(biāo)，我國(guó)在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低燒瓷料和賤金屬電極上形成了自己的特色并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，使片式電容材料及其組件進(jìn)入了世界先進(jìn)行列；高檔釹鐵硼產(chǎn)品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得顯著進(jìn)展，在某些成分配方和相關(guān)技術(shù)上取得了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；功能材料還在“兩彈一星”、“四大裝備四顆星”等國(guó)防工程中做出了舉足輕重的貢獻(xiàn)[6]。目前世界各國(guó)功能材料的研究極為活躍，充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，新技術(shù)、新專利層出不窮。發(fā)達(dá)國(guó)家企圖通過(guò)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的形式在特種功能材料領(lǐng)域形成技術(shù)壟斷，并試圖占領(lǐng)中國(guó)廣闊的市場(chǎng)，這種態(tài)勢(shì)已引起我國(guó)的高度重視。近年來(lái)，我國(guó)在新型稀土永磁、生物醫(yī)用、生態(tài)環(huán)境材料、催化材料與技術(shù)等領(lǐng)域加強(qiáng)了專利保護(hù)。但是，我們應(yīng)該看到，我國(guó)目前功能材料的創(chuàng)新性研究不夠，申報(bào)的專利數(shù)，尤其是具有原創(chuàng)性的國(guó)際專利數(shù)與我國(guó)的地位遠(yuǎn)不相稱。我國(guó)功能材料在系統(tǒng)集成方面也存在不足，有待改進(jìn)和發(fā)展。結(jié)束語(yǔ)隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)材料的需求日益增加。為了滿足這些現(xiàn)代技術(shù)對(duì)材料的需求，世界各國(guó)都非常重視功能材料的研究和開發(fā)。功能材料作為現(xiàn)代技術(shù)的標(biāo)志，引起了各國(guó)的關(guān)注，已經(jīng)成為材料科學(xué)中的一個(gè)分支學(xué)科，并在不同程度上推動(dòng)或加速了各種現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。材料是現(xiàn)代科技和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。一個(gè)國(guó)家生產(chǎn)材料的品種、數(shù)量和質(zhì)量是衡量其科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。隨著新技術(shù)將更迅猛地發(fā)展，我們對(duì)功能材料的需求也日益迫切。因此，我們要加強(qiáng)對(duì)功能材料的研制和開發(fā)應(yīng)用，把新成果應(yīng)用于勞動(dòng)生產(chǎn)。參考文獻(xiàn)[1]功能材料及其應(yīng)用手冊(cè)編寫組.功能材料及其應(yīng)用手冊(cè).北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社[2]褚幼義.材料科學(xué)與工程的特點(diǎn)及其當(dāng)前國(guó)際學(xué)術(shù)活動(dòng)的趨勢(shì).材料導(dǎo)報(bào)，1992（2）：1-7[3]王安樂(lè).功能材料的航空工業(yè)中的應(yīng)用.材料工程，1993（12）：5-6，17[4]師昌緒.新型材料與材料科學(xué).北京:科學(xué)出版社,1988.14[5]馬如璋,蔣民華,許祖雄.功能材料學(xué)概論.北京:冶金工業(yè)出版社,1999.5,27-29,58-90,103-113,120-263,323-582[6]李成功.面向21世紀(jì)的高技術(shù)新材料展望.材料導(dǎo)報(bào)，1992（1）：1-7河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與訓(xùn)練報(bào)告高分子納米復(fù)合材料系別：能源系班級(jí)：材料08-1班姓名：尚建勛學(xué)號(hào)：0828200035指導(dǎo)老師：郭暉無(wú)機(jī)非金屬材料的研究進(jìn)展及應(yīng)用（黃俊學(xué)號(hào)：2009440753）摘要：起初，無(wú)機(jī)非金屬材料只包含傳統(tǒng)的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料，隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，又將半導(dǎo)體、先進(jìn)陶瓷結(jié)構(gòu)、功能陶瓷、新型功能玻璃、人工晶體等納入無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域。無(wú)機(jī)非金屬材料的高硬度、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨和優(yōu)異的環(huán)保性能以及特殊的光聲、電等性能，在航空航天、兵器、艦船等國(guó)防領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，如陶瓷基復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)陶瓷、特種功能陶瓷、人工晶體等已成為武器裝備中不可或缺的關(guān)鍵材料。本文著重介紹了無(wú)機(jī)材料的研究進(jìn)展和應(yīng)用。并介紹了存在的問(wèn)題以及解決方法。關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)非金屬材料、水泥、陶瓷、玻璃、其他材料Theresearchprogressanduseofinorganicnon-metallicmaterials(HuangJun,20029440753)(ChongqingUniversityofScienceandTechnology)Abstract：Atfirst,thetraditionalinorganicnon-metallicmaterialsonlycontainceramics,glass,cementandrefractories,asscienceandtechnology,inturnsemiconductors,advancedstructuralceramics,functionalceramics,newfunctionalglass,newfeatures,intraocularlensintotheinorganicnon-metallicmaterialsarea.Inorganicnon-metallicmaterialsofhighhardness,lowdensity,hightemperature,corrosion,wearandexcellentenvironmentalperformance,aswellasspeciallightacoustic,electricandotherproperties,inaerospace,weapons,ships,anddefensefieldshasbeenincreasingmanyapplicationssuchasceramicmatrixcomposites,structuralceramics,specialfunctionalceramics,artificialcrystalshavebecomeanindispensablekeyweaponsmaterial.Thisarticlefocusesontheprogressofinorganicmaterialsandapplications.Anddescribestheproblemsandsolutions.Keywords:Inorganicnon-metallicmaterials,ceramics,glass,cement引言：傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料，新型無(wú)機(jī)非金屬材料和無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料組成了龐大的無(wú)機(jī)非金屬材料體系。其中以硅酸鹽為基礎(chǔ)的陶瓷、玻璃和水泥已經(jīng)形成相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和人們的生產(chǎn)生活中，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。新型無(wú)機(jī)非金屬材料因具有耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、多功能等多種優(yōu)越性能，其中一些已在各個(gè)工業(yè)部門以及近幾十年發(fā)展起來(lái)的空間技術(shù)、電子技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。因此，無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展必將大大的促進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類文明程度的提高。本文將主要介紹：無(wú)機(jī)非金屬材料的分匪類，無(wú)機(jī)非金屬材料的地位（在材料中的地位、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位），無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展過(guò)程，無(wú)機(jī)非金屬材料的應(yīng)用，無(wú)機(jī)非金屬材料企業(yè)的崗位設(shè)置，無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展趨勢(shì)以及無(wú)機(jī)非金屬材料發(fā)展中遇到的問(wèn)題。一、二無(wú)機(jī)非金屬材料的分類和地位材料一般分為無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料，無(wú)機(jī)材料中除金屬以外的材料都是無(wú)機(jī)非金屬材料。最早，無(wú)機(jī)非金屬材料只包含傳統(tǒng)的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料，隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，又將半導(dǎo)體、先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、新型功能玻璃、人工晶體、非晶態(tài)材料、碳素材料等都納入到無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域中。無(wú)機(jī)非金屬材料品種繁多，新材料層出不窮，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中的應(yīng)用極其廣泛。由于無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)科具有多學(xué)科交叉的時(shí)代特征，其發(fā)展蓬蓬勃勃，新的生長(zhǎng)點(diǎn)不斷涌現(xiàn)。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料是國(guó)家基本建設(shè)所必須的基礎(chǔ)材料，量大面廣，其質(zhì)量提升和性能改進(jìn)都將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，新型耐火材料就是很好的說(shuō)明。而無(wú)機(jī)非金屬材料，如片式電子陶瓷元器件材料、光纖放大器材料、白光發(fā)光二極管、激光透明陶瓷、巨磁阻材料、生物醫(yī)用材料等，在形成高技術(shù)產(chǎn)業(yè)、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、節(jié)能和建立新能源、環(huán)保和節(jié)約資源等方面都對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。無(wú)機(jī)非金屬材料的高硬度、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨和優(yōu)異的環(huán)保性能以及特殊的光生、電等性能，在航天航空、兵器、艦船等國(guó)防領(lǐng)域得到越來(lái)越多的應(yīng)用，如陶瓷基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)陶瓷、特種功能陶瓷、人工晶體、石英玻璃等已成為武器裝備中不可或缺的關(guān)鍵材料。無(wú)機(jī)非金屬材料對(duì)國(guó)防建設(shè)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。無(wú)機(jī)非金屬材料在學(xué)術(shù)上涉及多門學(xué)科，在組成上涵蓋了多類材料，在應(yīng)用上遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)需求等各個(gè)領(lǐng)域。所以，無(wú)機(jī)非金屬材料對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國(guó)防力量的增強(qiáng)和人民生活質(zhì)量的提高等方面都有著重大作用。由于無(wú)機(jī)非金屬材料的學(xué)科交叉性，其發(fā)展非?；钴S，新材料層出不窮，新的學(xué)科不斷涌現(xiàn)，成為當(dāng)今最活躍的學(xué)科領(lǐng)域之一。三、無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展過(guò)程3.1陶瓷的發(fā)展過(guò)程陶器的發(fā)明是人類文明的重要進(jìn)程－－是人類第一次利用天然物，按照自己的意志創(chuàng)造出來(lái)的一種嶄新的東西。從河北省陽(yáng)原縣泥河灣地區(qū)發(fā)現(xiàn)的舊石器時(shí)代晚期的陶片來(lái)看，在中國(guó)陶器的產(chǎn)生距今已有11700多年的悠久歷史。陶器是用泥巴（粘土）成型晾干后，用火燒出來(lái)的，是泥與火的結(jié)晶。我們的祖先對(duì)粘土的認(rèn)識(shí)是由來(lái)已久的，早在原始社會(huì)的生活中，祖先們是處處離不開粘土，他們發(fā)現(xiàn)被水浸濕后的粘土有粘性和可塑性，曬干后變得堅(jiān)硬起來(lái)。對(duì)于火的利用和認(rèn)識(shí)歷史也是非常遠(yuǎn)久的，大約在205萬(wàn)年至70萬(wàn)年前的元謀人時(shí)代，就開始用火了。先民們?cè)诼L(zhǎng)的原始生活中，發(fā)現(xiàn)曬干的泥巴被火燒之后，變得更加結(jié)實(shí)、堅(jiān)硬，而且可以防水，于是陶器就隨之而產(chǎn)生了。陶器的發(fā)明，它揭開了人類利用自然、改造自然、與自然做斗爭(zhēng)的新的一頁(yè)，具有重大的歷史意義，是人類生產(chǎn)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。從目前所知的考古材料來(lái)看，陶器中的精品有舊石器時(shí)代晚期距今1萬(wàn)多年的灰陶、有8000多年前的磁山文化的紅陶、有7000多年的仰韶文化的彩陶、有6000多年的大汶口的“蛋殼黑陶”、有4000多年的商代白陶、有3000多年的西周硬陶，還有秦代的兵馬俑、漢代的釉陶、唐代的唐三彩等。到了宋代，瓷器的生產(chǎn)迅猛發(fā)展，制陶業(yè)趨于沒(méi)落，但是有些特殊的陶器品種仍然具有獨(dú)特的魅力，如宋、遼三彩器和明、清至今的紫砂壺、琉璃、法花器及廣東石灣的陶塑等，都是別具一格，倍受贊賞。但是陶器始終是文明初級(jí)階段的低級(jí)產(chǎn)品，它本身存在的缺陷注定了它逐漸被歷史淘汰的命運(yùn)。瓷器是中國(guó)古代的一項(xiàng)偉大發(fā)明，在漫長(zhǎng)的歷史歲月中，勤勞智慧的中國(guó)先民們點(diǎn)土成金，寫下光輝燦爛的篇章，為人類文明作出了巨大的貢獻(xiàn)。亨有盛譽(yù)的中華古瓷，已成為世界各大博物館里的明珠，也將越來(lái)越廣泛地成為中國(guó)和世界各地的專家學(xué)者的研究對(duì)象，并受到廣大收藏家和愛(ài)好者的珍重。中國(guó)瓷器的發(fā)明和發(fā)展，是有著從低級(jí)到高級(jí)，從原始到成熟逐步發(fā)展的過(guò)程。早在3000多年前的商代，我國(guó)已出現(xiàn)了原始青瓷，再經(jīng)過(guò)1000多年的發(fā)展，到東漢時(shí)期終于擺脫了原始瓷器狀態(tài)，燒制出成熟的青瓷器，這是我國(guó)陶瓷發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑。經(jīng)過(guò)三國(guó)、兩晉、南北朝和隋代共330多年的發(fā)展，到了唐朝中國(guó)政治穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)繁榮。社會(huì)的進(jìn)步促進(jìn)了制瓷業(yè)的發(fā)展，如北方邢窯白瓷“類銀類雪”，南方越窯青瓷“類玉類冰”。形成“北白南青”的兩大窯系。同時(shí)唐代還燒制出雪花釉、紋胎釉和釉下彩瓷及貼花裝飾等品種。宋代是我國(guó)瓷器空前發(fā)展的時(shí)期，出現(xiàn)了百花齊放，百花爭(zhēng)艷的局面，瓷窯遍及南北各地，名窯迭出，品類繁多，除青、白兩大瓷系外，黑釉、青白釉和彩繪瓷紛紛興起。舉世聞名的汝、官、哥、定、鈞五大名窯的產(chǎn)品為世所珍。還有耀州窯、湖田窯、龍泉窯、建窯、吉州窯、磁州窯等產(chǎn)品也是風(fēng)格獨(dú)特，各領(lǐng)風(fēng)騷，呈現(xiàn)出欣欣向榮的好局面，是我國(guó)陶瓷發(fā)展史上的第一個(gè)高峰。元代在景德鎮(zhèn)設(shè)“浮梁瓷局”統(tǒng)理窯務(wù)，發(fā)明了瓷石加高嶺土的二元配方，燒制出大型瓷器，并成功地?zé)瞥龅湫偷脑嗷ê陀岳锛t及樞府瓷等，尤其是元青花燒制成功，在中國(guó)陶瓷史上具有劃時(shí)代的意義。宋、金時(shí)戰(zhàn)亂后遺留下來(lái)的南北各地的主要瓷窯仍然繼續(xù)生產(chǎn)，其中龍泉窯比宋時(shí)更加擴(kuò)大，其中梅子青瓷是元代龍泉窯的上乘之作。還有“金絲鐵線”的元哥瓷，應(yīng)是仿宋官窯器之產(chǎn)物，也是曠世希珍。明代從洪武35年開始在景德鎮(zhèn)設(shè)立“御窯廠”，200多年來(lái)燒制出許許多多的高、精、尖產(chǎn)品，如永宣的青花和銅紅釉、成化的斗彩、萬(wàn)歷五彩等都是希世珍品。御窯廠的存在也帶動(dòng)了民窯的進(jìn)一步發(fā)展。景德鎮(zhèn)的青花、白瓷、彩瓷、單色釉等品種，繁花似錦，五彩繽紛，成為全國(guó)的制瓷中心。還有福建的德化白瓷產(chǎn)品都十分精美。清朝康、雍、乾三代瓷器的發(fā)展臻于鼎盛，達(dá)到了歷史上的最高水平，是中國(guó)陶瓷發(fā)展史上的第二個(gè)高峰。景德鎮(zhèn)瓷業(yè)盛況空前，保持中國(guó)瓷都的地位?？滴鯐r(shí)不但恢復(fù)了明代永樂(lè)，宣德朝以來(lái)所有精品的特色，還創(chuàng)燒了很多新的品種，并燒制出色澤鮮明翠碩、濃淡相間，層次分明的青花。郎窯還恢復(fù)了失傳200多年的高溫銅紅釉的燒制技術(shù)，郎窯紅、缸豆紅獨(dú)步一時(shí)。還有天蘭、灑蘭、豆青、嬌黃、仿定、孔雀綠、紫金釉等都是成功之作，另外康熙時(shí)創(chuàng)燒的琺瑯彩瓷也聞名于世。雍正朝雖然只有13年，但制瓷工藝都到了登峰造極的地步，雍正粉彩非常精致，成為與號(hào)稱“國(guó)瓷”的青花互相比美的新品種。乾隆朝的單色釉、青花、釉里紅、琺瑯彩、粉彩等品種在繼承前新的基礎(chǔ)上，都有極其精致的產(chǎn)品和創(chuàng)新的品種。乾隆時(shí)期是我國(guó)制瓷業(yè)盛極而衰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，到嘉慶以后瓷藝急轉(zhuǎn)直下。尤其是道光時(shí)期的鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)，使中國(guó)淪為半殖民地半封建社會(huì)，國(guó)力衰竭，制瓷業(yè)一落千丈，直到光緒時(shí)稍微有點(diǎn)回光返照，但1911年辛亥革命的爆發(fā)，清王朝壽終正寢。長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年的中國(guó)古陶瓷發(fā)展史，并至此落下帷幕?？v觀中國(guó)幾千年的古陶瓷發(fā)展史，它雖然是以衰退而告終，但是它給后人留下的這份珍貴而又豐富的遺產(chǎn)，將永遠(yuǎn)放射出燦爛的光輝。3.2玻璃的發(fā)展過(guò)程日常玻璃最初由火山噴出的酸性巖凝固而得。約公元前3700年前，古埃及人已制出玻璃裝飾品和簡(jiǎn)單玻璃器皿，當(dāng)時(shí)只有有色玻璃，約公元前1000年前，中國(guó)制造出無(wú)色玻璃。公元12世紀(jì)，出現(xiàn)了商品玻璃，并開始成為工業(yè)材料。18世紀(jì)，為適應(yīng)研制望遠(yuǎn)鏡的需要，制出光學(xué)玻璃。1873年，比利時(shí)首先制出平板玻璃。1906年，美國(guó)制出平板玻璃引上機(jī)。此后，隨著玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī)模化，各種用途和各種性能的玻璃相繼問(wèn)世。現(xiàn)代，玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。3000多年前，一艘歐洲腓尼基人的商船，滿載著晶體礦物“天然蘇打”[2]，航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮，商船擱淺了。于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來(lái)大鍋，搬來(lái)木柴，并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架，在沙灘上做起飯來(lái)。船員們吃完飯，潮水開始上漲了。他們正準(zhǔn)備收拾一下登船繼續(xù)航行時(shí)，突然有人高喊：“大家快來(lái)看啊，鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發(fā)光的東西！”當(dāng)船員們把這些閃爍光芒的東西，帶到船上仔細(xì)研究起來(lái)。他們發(fā)現(xiàn)，這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂和融化的天然蘇打。原來(lái)，這些閃光的東西，是他們做飯時(shí)用來(lái)做鍋的支架的天然蘇打，在火焰的作用下，與沙灘上的石英砂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的晶體，這就是最早的玻璃。后來(lái)腓尼基人把石英砂和天然蘇打和在一起，然后用一種特制的爐子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人發(fā)了一筆大財(cái)。經(jīng)過(guò)幾千年漫長(zhǎng)的歲月，人們已經(jīng)由不透明玻璃制得了透明玻璃，它的用途也不僅僅是作為裝飾品，現(xiàn)在玻璃器皿已經(jīng)成為生活中的一個(gè)重要組成。到了十八世紀(jì)，產(chǎn)業(yè)革命的開始和路布蘭制堿法的出現(xiàn)，為玻璃工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了劃時(shí)代的大變革。特別是十九世紀(jì)末至本世紀(jì)初，由于發(fā)生爐和蓄熱式池窯的應(yīng)用，玻璃熔制成型工藝設(shè)備的日益更新，使得玻璃制造業(yè)由幾千年沿用不變的手工作業(yè)逐漸變成機(jī)械化生產(chǎn)。近幾十年來(lái)，玻璃在人類社會(huì)的各個(gè)方面得到了廣泛的應(yīng)用，其生產(chǎn)技術(shù)也獲得了極其迅速的發(fā)展。

我國(guó)近代的玻璃生產(chǎn)工業(yè)開始于19世紀(jì)末期，起初是生產(chǎn)玻璃瓶罐和玻璃器皿；之后，就開始生產(chǎn)玻璃燈泡、玻璃儀器、窗玻璃和玻璃保溫瓶等。新中國(guó)成立以后，玻璃工業(yè)得到了的發(fā)展，不僅年產(chǎn)值逐年遞增，技術(shù)也在不斷更新，玻璃加工的核心技術(shù)正在逐步完善。

作為玻璃主要產(chǎn)品之一的瓶罐玻璃生產(chǎn)技術(shù)亦達(dá)到相當(dāng)高的水平，目前絕大多數(shù)都是用機(jī)械化、自動(dòng)化方法生產(chǎn)。其中先進(jìn)的已發(fā)展到對(duì)原料精加工，利用微機(jī)輔助設(shè)計(jì)玻璃成分和控制配合料，選用優(yōu)質(zhì)耐火材料，采用攪拌、電助熔、窯體保溫和微機(jī)控制新技術(shù)；制瓶機(jī)中，行列式已發(fā)展到八組雙滴、十組三滴、十二組四滴等；檢驗(yàn)包裝已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。3.3水泥的發(fā)展過(guò)程cement一詞由拉丁文caementum發(fā)展而來(lái)，是碎石及片石的意思。水泥的歷史最早可追溯到古羅馬人在建筑中使用的石灰與火山灰的混合物，這種混合物與現(xiàn)代的石灰火山灰水泥很相似。用它膠結(jié)碎石制成的混凝土，硬化后不但強(qiáng)度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。長(zhǎng)期以來(lái)，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應(yīng)用于建筑工程。1756年，英國(guó)工程師J.斯米頓在研究某些石灰在水中硬化的特性時(shí)發(fā)現(xiàn)：要獲得水硬性石灰，必須采用含有粘土的石灰石來(lái)燒制；用于水下建筑的砌筑砂漿，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)為近代水泥的研制和發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。1796年，英國(guó)人J.帕克用泥灰?guī)r燒制出了一種水泥，外觀呈棕色，很像古羅馬時(shí)代的石灰和火山灰混合物，命名為羅馬水泥。因?yàn)樗遣捎锰烊荒嗷規(guī)r作原料，不經(jīng)配料直接燒制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特別適用于與水接觸的工程。1813年，法國(guó)的土木技師畢加發(fā)現(xiàn)了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。1824年，英國(guó)建筑工人J.阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權(quán)。他用石灰石和粘土為原料，按一定比例配合后，在類似于燒石灰的立窯內(nèi)煅燒成熟料，再經(jīng)磨細(xì)制成水泥。因水泥硬化后的顏色與英格蘭島上波特蘭地方用于建筑的石頭相似，被命名為波特蘭水泥。它具有優(yōu)良的建筑性能，在水泥史上具有劃時(shí)代意義。1907年，法國(guó)比埃利用鋁礦石的代替粘土，混合燒制成了水泥。由于這種水泥含有大量的氧化鋁，所以叫做“礬土水泥”。1871年，日本開始建造水泥廠。1877年，英國(guó)的克蘭普頓發(fā)明了，并于1885年經(jīng)蘭薩姆改革成更好的回轉(zhuǎn)爐。1889年，中國(guó)河北唐山開平煤礦附近，設(shè)立了用立窯生產(chǎn)的唐山“細(xì)綿土”廠。1906年在該廠的基礎(chǔ)上建立了啟新公司，年產(chǎn)水泥4萬(wàn)噸。1893年，日本遠(yuǎn)藤秀行和內(nèi)海三貞二人發(fā)明了不怕海水的硅酸鹽水泥。20世紀(jì)，人們?cè)诓粩喔倪M(jìn)波特蘭水泥性能的同時(shí)，研制成功了一批適用于特殊建筑工程的水泥，如高鋁水泥，特種水泥等。全世界的水泥品種已發(fā)展到100多種，2007年水泥年產(chǎn)量約20億噸。中國(guó)在1952年制訂了第一個(gè)全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，確定水泥生產(chǎn)以多品種多標(biāo)號(hào)為原則，并將波特蘭水泥按其所含的主要礦物組成改稱為矽酸鹽水泥，后又改稱為硅酸鹽水泥至今。2007年中國(guó)水泥年產(chǎn)量約11億噸。3.4耐火材料的發(fā)展過(guò)程中國(guó)在4000多年前就使用雜質(zhì)少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時(shí)期（公元25～220）已用粘土質(zhì)耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀(jì)初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時(shí)發(fā)展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維。3．4耐火材料的發(fā)展過(guò)程中國(guó)在4000多年前就使用雜質(zhì)少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時(shí)期（公元25～220）已用粘土質(zhì)耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀(jì)初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時(shí)發(fā)展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維（用于160耐火材料0℃以上的工業(yè)窯爐）。前者如氧化鋁質(zhì)耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產(chǎn)裝置的二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)壁,效果良好。50年代以來(lái),原子能技術(shù)、空間技術(shù)、新能源開發(fā)技術(shù)等的迅速發(fā)展，要求使用耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、耐沖刷等具有綜合優(yōu)良性能的特種耐火材料，例如熔點(diǎn)高四．無(wú)機(jī)非金屬材料的應(yīng)用4.1水泥的應(yīng)用4.1.1水泥在醫(yī)藥上的應(yīng)用

在修復(fù)骨缺損的同時(shí)，保持局部組織中有效的藥物濃度是確保組織正常修復(fù)的必要條件。因此，尋找一種既可填充骨缺損又能將藥物載入其中，使之在局部緩慢釋放藥物的生物材料是許多科研和臨床工作者追求的目標(biāo)。研究表明，多種骨修復(fù)材料可以充當(dāng)藥物緩釋載體，如聚甲基丙烯酸甲酯、陶瓷型磷酸鈣類人工骨和可吸收有機(jī)高分子材料等。磷酸鈣骨水泥(calciumphosphatecement,CPC)~又稱羥基磷灰石骨水泥，是1985年研制成功的自固化非陶瓷型羥基磷灰石類人工骨材料，在修復(fù)骨缺損方面具有明顯的優(yōu)越性，是一種較理想的新型骨骼修復(fù)材料。CPC克服了陶瓷型羥基磷灰石難以修整、不易降解等缺點(diǎn)，具有良好的生物相容性、優(yōu)良的生物活性，可降解性，自固化能力以及易塑性和骨傳導(dǎo)能力j。以CPC為載體的藥物緩釋體系(drugdelivery材料的發(fā)展趨勢(shì)材料科學(xué)技術(shù)是兼具基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性的學(xué)科。該學(xué)科的交叉性很強(qiáng)，從傳統(tǒng)意義上看，它交叉了物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)和工程等幾個(gè)大的學(xué)科，近年來(lái)的發(fā)展使該學(xué)科又交叉了生物、力學(xué)、醫(yī)學(xué)等一大批學(xué)科；該學(xué)科的技術(shù)性也很強(qiáng)，因?yàn)樗徊媪艘苯?、化工、機(jī)械、信息、電子、激光等一大批工程技system，DDS)是一種新型的給藥方式，植入生物體內(nèi)骨骼后載體所負(fù)載的藥物能持續(xù)、穩(wěn)定、高效地緩慢釋放，達(dá)到修復(fù)骨缺損和藥物治療的雙重目的，從而配合全身治療以達(dá)到良好的效果。CPC藥物緩釋體系在骨髓炎、骨結(jié)核、骨腫瘤、骨折、骨不連和人工關(guān)節(jié)置換等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，有望成為骨骼系統(tǒng)理想的藥物緩釋載體。（磷酸鈣骨水泥藥物緩釋體系的研究應(yīng)用）4.2玻璃的應(yīng)用4.2.1目前．在整彤外科、牙科及上須骨整形等臨床方面．對(duì)于骨移植物的需求正日趨增加，傳統(tǒng)的髂峙部采骨用作骨移植物的手術(shù)操作存在著許多問(wèn)題，如殘留的髂峙處的人為骨折和行走時(shí)的疼痛、不適及局部觸痛都是潛在的并發(fā)癥，更不用說(shuō)其有限的骨的可利用性。同種異體骨，人源的凍千骨必須經(jīng)過(guò)加工處理以降低其抗原性。減少其傳播疾病的潛能，但同時(shí)亦可能減少其骨再生所必瘦的成骨蛋白數(shù)量。異種骨、球干小牛骨都是廉價(jià)的可選擇移植物，但是其處理過(guò)程的不同又決定了它的不穩(wěn)定性。正如同種異體骨那樣可能降低其成骨能力。因而臨床上強(qiáng)烈需要發(fā)展一種廉價(jià)的可臺(tái)成的骨移植材料，以單獨(dú)的或與有限的津移植共同用于機(jī)體自然的愈合過(guò)程。PerloGlas與自體骨混合用于截骨術(shù)中的植骨，手術(shù)后5個(gè)月x線片顯示移植區(qū)有明顯骨形成征象。通過(guò)25年的術(shù)后隨訪表明成骨區(qū)的密度逐漸濃聚，手術(shù)區(qū)域的臨床測(cè)量選擇在移植木后的6個(gè)月、1年、2年，結(jié)果表明缺陷區(qū)的范圍明顯縮小，在每一個(gè)手術(shù)移植的病例中，缺損都大大的減小了，并且填充有一種堅(jiān)硬的、血管化的、類似于骨的組織（生物玻璃的研究進(jìn)展和臨床應(yīng)用）4.2.2納米抗菌玻璃的應(yīng)用現(xiàn)狀目前，許多研發(fā)人員正在努力研究改善載銀抗菌劑及其制品的變色問(wèn)題。例如日木住友公司的研究人員在Ag：O—NazO—BzO一SiO：抗菌玻璃中用Ag3PO4代替，使銀離子穩(wěn)定下來(lái)，以改善其著色程度等等。納米抗菌劑分兩類，一類是本身是有抗菌活性的金屬納米氧化物，以TiO2：、ZnO為代表，它們?cè)谧贤饩€照射下，在水和空氣中產(chǎn)生活性氧，具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，能與多種有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，從而把大多數(shù)病菌和病毒殺死。因而可將它們應(yīng)用于制作抗菌纖維、抗菌玻璃、抗菌陶瓷、抗菌建筑材料等。將抗菌劑添加到基體材料中，便可制得抗菌材料。近年來(lái)，抗菌劑廣泛應(yīng)用于纖維、塑料、建材、涂料、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域，其中應(yīng)用最多的是纖維和塑料。我國(guó)抗菌材料的起源可以追溯到古代人們用銀或銅制作的容器貯水，以抑制水的變質(zhì)腐爛。到了17世紀(jì)，人們才將抗菌劑用于醫(yī)藥方面。第二次世界大戰(zhàn)的使用。20世紀(jì)60年代以后，抗菌纖維開始出現(xiàn)，其中所用的抗菌劑是具有強(qiáng)抗菌性的化學(xué)物質(zhì)，如有機(jī)錫、氯化酚等，到20世紀(jì)80年代中后期以來(lái)，出于安全性的考慮，多使用季銨鹽類有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑處理纖維，以達(dá)到抗菌的目的。抗菌塑料出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代初，日本在這方面發(fā)展較快。到20世紀(jì)90年代后，日本的抗菌塑料幾乎覆蓋PP、ABS等所有主要塑料品種。同時(shí)以無(wú)機(jī)化合物為載體的銀系抗菌材料也開始廣泛應(yīng)用于制備抗菌陶瓷、涂料、塑料、紡織品、鋼鐵和日用品等領(lǐng)域。如果把目前日本抗菌材料的使用量看作100，我國(guó)的相應(yīng)數(shù)值僅為0．5。由此可以看到抗菌材料在我國(guó)的發(fā)展空間是非常大的闡。隨著人們的不斷努力，特別是具有創(chuàng)新思維的抗菌材料的制備方法的引入，如有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合材料，納米技術(shù)等，抗菌技術(shù)在國(guó)內(nèi)將會(huì)得到不斷的進(jìn)步與提高。利用納米氧化鋅的體積效應(yīng)，表面效應(yīng)和高離散性，在低溫低壓下，納米氧化鋅可不經(jīng)磨碎直接使用，使陶瓷制品的燒結(jié)溫度降400～600℃，燒成品外觀光亮、質(zhì)地致密。另外，納米氧化鋅的陶瓷具有抗菌除臭和分解有機(jī)物的自潔作用，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量。添加納米氧化鋅的玻璃可抗紫外線、耐磨、抗菌和除臭，可用作汽車玻璃和建筑玻璃。研制開發(fā)納米級(jí)的TiO2光觸媒等抗菌材料將是提高光催化反應(yīng)的光量子產(chǎn)率，有效地減少光生電子和光生空穴的復(fù)合，使更多的電子和空穴參與氧化一還原反應(yīng)的主要方法；同時(shí)由于比表面積的增大，巨大的表面有將反應(yīng)物吸附在表面上，也有利于反應(yīng)的進(jìn)行，從而提高了光催化材料的活性，使抗菌性能大大改善。為有效克服TiO2：類光催化材料在紫外光條件下才能具有較好抗菌及凈化空氣功能的不足，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)條件下光催化抗菌和空氣凈化的研究目標(biāo)。文獻(xiàn)系統(tǒng)研究了我國(guó)富產(chǎn)的稀土元素鈰對(duì)納米TiO2：晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)、表面電子結(jié)構(gòu)、紫外吸收光譜以及產(chǎn)生羥基自由基(0H)性能的影響。制備的稀土／納米TiO2光催化抗菌凈化功能材料，在室內(nèi)光條件下就具有優(yōu)良的抗菌和空氣凈化性能。4.3陶瓷的應(yīng)用五、無(wú)機(jī)非金屬材料企業(yè)的工作崗位設(shè)置5.1水泥公司的工作崗位設(shè)置類、、、、、、、、、、、、、、、。類、、、、、、、、、、、、、。、、、、、、、、、、、、、、。、、、、、、、、、、、、、、督導(dǎo)、。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、。5.2玻璃公司工作崗位設(shè)置電氣工程師、鍍膜工藝師、設(shè)計(jì)師、生產(chǎn)部經(jīng)理、美工、切割主操、包裝發(fā)貨主操、包裝發(fā)貨主操。5.3陶瓷公司工作崗位設(shè)置5.4耐火材料公司部門設(shè)置董事會(huì)，總經(jīng)理，生產(chǎn)質(zhì)量副總經(jīng)理，技術(shù)副總經(jīng)理，經(jīng)營(yíng)副總經(jīng)理，耐火磚分公司，燒注料分公司，研發(fā)中心，項(xiàng)目部，技術(shù)研發(fā)中心，耐火材料分中心，財(cái)務(wù)部，市場(chǎng)部，質(zhì)檢部，金加工車間，冷作車間，裝配車間。六無(wú)機(jī)非金屬的發(fā)展趨勢(shì)材料科學(xué)技術(shù)是兼具基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性的學(xué)科。該學(xué)科的交叉性很強(qiáng)，從傳統(tǒng)意義上看，它交叉了物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)和工程等幾個(gè)大的學(xué)科，近年來(lái)的發(fā)展使它交叉了生物、力學(xué)、醫(yī)學(xué)等一大批學(xué)科；該學(xué)科的技術(shù)性也很強(qiáng)，因?yàn)樗徊媪艘苯?、化工、機(jī)械、信息、電子、激光等一大批工程技術(shù)學(xué)科。材料科學(xué)技術(shù)的學(xué)科內(nèi)涵極為豐富，它包括了所有的材料種類，跨接了眾多的學(xué)科領(lǐng)域，涉及了材料從微觀到介觀（包括納米）、宏觀等不同范圍內(nèi)各方面的行為，覆蓋了從基礎(chǔ)科學(xué)到工程技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。所以，材料科學(xué)技術(shù)是一門多學(xué)科交叉的前沿綜合性學(xué)科，它既是一門涉及以探索材料科學(xué)技術(shù)自身規(guī)律為目標(biāo)的基礎(chǔ)學(xué)科，又是一門與工程技術(shù)密切相關(guān)的應(yīng)用學(xué)科?？傮w看來(lái)，當(dāng)代材料科學(xué)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)可以歸納為以下8個(gè)方面：材料科學(xué)技術(shù)更加多學(xué)科的交叉與綜合。在物質(zhì)科學(xué)技術(shù)的大學(xué)科背景下，通過(guò)多學(xué)科的交叉與融合，不斷開拓創(chuàng)新，綜合利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成就，發(fā)展新的材料科學(xué)技術(shù)。材料的合成及制備技術(shù)已經(jīng)并將進(jìn)一步得到人們的高度重視。以原子、分子為起始物質(zhì)進(jìn)行材料合成，并在微觀尺度上控制其成分和結(jié)構(gòu)，以成為現(xiàn)代先進(jìn)材料合成制備技術(shù)的重要發(fā)展方向。環(huán)境協(xié)調(diào)和低成本的合成制備技術(shù)受到人們重視，在某些領(lǐng)域，材料合成制備已與器件設(shè)計(jì)和制造實(shí)現(xiàn)一體化，相關(guān)新技術(shù)、新裝備不斷涌現(xiàn)。材料表征和評(píng)價(jià)科學(xué)技術(shù)是新材料發(fā)展的重要基礎(chǔ)。對(duì)材料性能及其成分和結(jié)構(gòu)的理解是現(xiàn)代材料科學(xué)技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容，對(duì)材料性能的各種測(cè)試和對(duì)材料結(jié)構(gòu)與組織從宏觀到微觀不同層次的表征是材料科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，對(duì)材料的壽命周期評(píng)估與預(yù)測(cè)受到重視，與材料表征和評(píng)價(jià)相關(guān)的新的方法、技術(shù)和裝備層出不窮。材料設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速。在微觀、介觀和宏觀等不同層次上，在分子、原子、電子等不同層面，按預(yù)定性能設(shè)計(jì)和制備新材料日趨成熟；以“按需設(shè)計(jì)材料”為目標(biāo)的多尺度跨層次材料設(shè)計(jì)受到重視；材料微結(jié)構(gòu)的協(xié)同設(shè)計(jì)與制造受到關(guān)注。納米材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特別引人關(guān)注。納米材料科學(xué)技術(shù)是當(dāng)前以及未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)納米科學(xué)技術(shù)的研究重點(diǎn)之一，在未來(lái)5~10年還會(huì)有重大的發(fā)展，并有可能導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)、科技甚至生活方式的重要變化。新材料向高性能低成本和復(fù)合化、集成化、低維化、智能化方向發(fā)展。一大批的、影響深遠(yuǎn)的新材料相繼涌現(xiàn)，對(duì)社會(huì)發(fā)展和人們生活水平的提高發(fā)揮重要作用。重視新材料發(fā)展與基礎(chǔ)材料及傳統(tǒng)材料的改進(jìn)、更新與提高之間的相互促進(jìn)。新材料的發(fā)展帶動(dòng)和促進(jìn)了基礎(chǔ)材料和傳統(tǒng)材料的改進(jìn)與更新，新材料技術(shù)促進(jìn)了新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升級(jí)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。材料及其制品與生態(tài)環(huán)境及生態(tài)資源的協(xié)調(diào)性及與人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系備受重視。材料科學(xué)科技術(shù)與環(huán)境學(xué)技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展更加緊密，發(fā)展資源節(jié)約型、能源節(jié)約型、可持續(xù)發(fā)展的材料科學(xué)技術(shù)已在世界范圍內(nèi)引起高度重視。七．無(wú)機(jī)非金屬材料發(fā)展中所遇到的問(wèn)題（一）傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料工業(yè)的發(fā)展中存在很多問(wèn)題，特別是傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料與國(guó)外先進(jìn)水平有非常大的差距，主要有：(1)產(chǎn)品等級(jí)低在傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料中，無(wú)論是水泥、玻璃還是陶瓷的產(chǎn)品等級(jí)普遍偏低。例如：發(fā)達(dá)國(guó)家的水泥熟料強(qiáng)度一般都在70MPa以上，而我國(guó)平均強(qiáng)度僅為50MPa。我國(guó)高等級(jí)水泥（ISO≥42.5）僅占18%，大量生產(chǎn)的是中、低等級(jí)水泥（ISO≤32.5），而很多發(fā)達(dá)國(guó)家的高等級(jí)水泥占90％以上。(2)資源消耗高在資源的消耗方面，水泥和陶瓷工業(yè)更為突出。由于大量的無(wú)序開采，未能充分利用有限資源，造成了極大浪費(fèi)。例如：生產(chǎn)水泥熟料的主要原料是相對(duì)優(yōu)質(zhì)的石灰石，其化學(xué)成份須滿足CaO含量不低于45%、MgO不高于3%等要求。我國(guó)符合水泥生產(chǎn)要求，可以使用的量?jī)H約250億噸。目前每年生產(chǎn)水泥消耗的優(yōu)質(zhì)石灰石約5.5億噸，因此該儲(chǔ)量?jī)H可生產(chǎn)水泥熟料約200億噸，僅能提供約40年的水泥生產(chǎn)需要。(3)能源消耗高在建筑材料的生產(chǎn)過(guò)程中，要消耗大量的能源。例如：水泥工業(yè)每年消耗標(biāo)煤9106萬(wàn)噸，電力650億度。我國(guó)水泥生產(chǎn)能耗遠(yuǎn)高于世界先進(jìn)水平，以每噸熟料的綜合能耗計(jì)算，世界先進(jìn)水平為117Kg標(biāo)煤，我國(guó)為173.5Kg標(biāo)煤，高出達(dá)50%以上。在國(guó)外，全氧燃燒技術(shù)已經(jīng)在玻璃行業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，而僅有為數(shù)不多玻璃纖維生產(chǎn)線使用了該項(xiàng)技術(shù)。(4)環(huán)境污染嚴(yán)重水泥工業(yè)每年排放溫室氣體CO2約5.55億噸、SO268.6萬(wàn)噸、NOx約206萬(wàn)噸；目前其他先進(jìn)國(guó)家平均噸熟料的粉塵排放<1Kg，而我國(guó)高達(dá)13Kg，全國(guó)水泥生產(chǎn)年排放的粉塵竟高達(dá)1000萬(wàn)噸以上。(5)單線生產(chǎn)規(guī)模小，落后工藝大量存在以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心技術(shù)的“新型干法”工藝，是目前世界水泥工業(yè)普遍采用的最先進(jìn)的現(xiàn)代化水泥生產(chǎn)技術(shù)。日本有96%、意大利96.5%、韓國(guó)100%、泰國(guó)90%的水泥產(chǎn)量采用這種新型干法生產(chǎn)線，而我國(guó)僅為15％。我國(guó)水泥制造業(yè)處于先進(jìn)工藝與落后工藝并存的復(fù)雜狀態(tài)。在玻璃行業(yè)，我國(guó)浮法玻璃生產(chǎn)線的平均生產(chǎn)規(guī)模為450噸/天，而西方國(guó)家的法玻璃生產(chǎn)線的平均生產(chǎn)規(guī)模為550噸/天。而且在玻璃產(chǎn)品的品質(zhì)上與國(guó)外相比有非常的差距。（二）無(wú)機(jī)非金屬新材料雖然我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬新材料取得了很多成就，但由于我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬材料研制、開發(fā)至產(chǎn)業(yè)的形成起步較晚，底子薄，投入強(qiáng)度小等原因，使之與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有較大差距(1)基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)落后我國(guó)的無(wú)機(jī)非金屬新材料是從試制起步的，發(fā)展過(guò)程也主要是隨從于型號(hào)的需要進(jìn)行。由于時(shí)間、人力的限制，加之我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)基礎(chǔ)研究重視不夠，投入較少，無(wú)機(jī)非金屬材料的系統(tǒng)的基礎(chǔ)非常薄弱。(2)材料性能低、品種少、批生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定雖然我國(guó)已基本上建立了無(wú)機(jī)非金屬材料的研究、開發(fā)與部分產(chǎn)品的生產(chǎn)體系，但材料的品種尚不齊全，一些重要工程的關(guān)鍵配套材料還須進(jìn)口。性能低、質(zhì)量差的問(wèn)題仍然存在，而且在進(jìn)行批量生產(chǎn)時(shí)質(zhì)量不穩(wěn)定、成品率低、效益差的問(wèn)題嚴(yán)重，必須下大力氣解決。例