材料與我們的生活

材料與我們的生活人類(lèi)的生活演進(jìn)，除了思想觀念之外，物質(zhì)的發(fā)明扮演著相當(dāng)重要的角色。自從遠(yuǎn)古時(shí)代人們使用石器開(kāi)始，材料就和人類(lèi)生活結(jié)下不解之緣。再經(jīng)過(guò)青銅器時(shí)代，鐵器時(shí)代而到高溫超導(dǎo)體出現(xiàn)的今日，材料無(wú)不日新月異地被發(fā)明與改革。人們也因?yàn)椴牧系倪M(jìn)步而改善了生活的狀況。農(nóng)業(yè)時(shí)期，科技不發(fā)達(dá)，一切以手工做事。漸漸地，機(jī)械的發(fā)展使人類(lèi)有更快速、簡(jiǎn)便的制造工具。工業(yè)時(shí)期，機(jī)械取代了手工，勞力需求也減少；到了現(xiàn)在，勞力密集轉(zhuǎn)換成技術(shù)密集，民生消費(fèi)產(chǎn)品，尤其在娛樂(lè)生活方面更為人們所重視。因此，在這一連串產(chǎn)業(yè)型態(tài)的轉(zhuǎn)變下，材料的發(fā)展便扮演了極重要的角色，同時(shí)也顯示出材料與人類(lèi)生活的密切關(guān)系。材料的沿革與發(fā)展從歷史上的舊石器演進(jìn)到新石器，再由新石器進(jìn)步到現(xiàn)今高度科技發(fā)達(dá)的世界，材料一直在不斷地進(jìn)步發(fā)明中，亦可以說(shuō)是人類(lèi)文明的代表。所以，可藉由某一時(shí)期所用的材料去判斷那時(shí)期的科技發(fā)展情形或者是人類(lèi)生活的狀況。而在今日的社會(huì)，材料科學(xué)的發(fā)展更顯出其重要性。例如現(xiàn)今大樓中，紛紛要求「防火」建材，可知材料科學(xué)亦在人類(lèi)生活的安全上占有不可忽視的地位。又如電子組件的演進(jìn)，從體積非常大的真空管、晶體管進(jìn)步到集成電路（IC化），不僅為現(xiàn)代的科技另造高峰，同時(shí)也使得電器用品趨于小型化、輕巧化、功能強(qiáng)、易于攜帶等種種好處。所以說(shuō)人類(lèi)的生活確實(shí)是與材料科學(xué)有關(guān)。隨著科技日新月異，許多新科技發(fā)展的材料愈來(lái)愈常應(yīng)用于人類(lèi)日常生活之中。因?yàn)槿藗內(nèi)粘Ｉ钪兴栌玫降姆N種物品皆是由許多不同材料所組成，可能是傳統(tǒng)的，也可能是新研發(fā)出來(lái)的。但不論是何種材料，其優(yōu)缺點(diǎn)、好與壞，都直接或間接地影響到我們的生活。而除了日常生活，在國(guó)防或科技方面，材料科學(xué)亦為一不可忽視的重要課題。另外在醫(yī)學(xué)工程及環(huán)境保護(hù)上，材料科學(xué)的發(fā)展亦對(duì)其有極大的助益。至于在航天科技及信息網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用上，材料科學(xué)的發(fā)展更是占有舉足輕重的地位。大致而言，材料的發(fā)展可分為三個(gè)時(shí)期：（一） 分離型：材料單純而簡(jiǎn)單，可直接視為單一材料，只對(duì)本身的特性加以應(yīng)用，而材料的組成只有一種，不摻雜任何材料，即金屬是金屬，陶瓷就是陶瓷。（二） 混合型：是由二種或二種以上的材料所組成，應(yīng)用彼此間特性的相結(jié)合而發(fā)展出的新產(chǎn)品。（三） 融合型：是由多種材質(zhì)合成在一起，已經(jīng)不能分辨異種物質(zhì)的材料，是一創(chuàng)造發(fā)明出的新材料。由于材料發(fā)展不斷推陳出新，各種應(yīng)用更是處處可見(jiàn)材料的蹤影，而且對(duì)人類(lèi)生活的影響更是深遠(yuǎn)。所以，材料科學(xué)不僅僅是一門(mén)學(xué)問(wèn)而已，它的發(fā)展與我們的生活息息相關(guān)且密不可分。應(yīng)用方面材料的應(yīng)用非常廣泛，且對(duì)于人類(lèi)的生活影響也非常深遠(yuǎn)。舉凡日常生活的食、衣、住、行、育、樂(lè)、醫(yī)療、通訊以至軍事國(guó)防及太空發(fā)展……等等，無(wú)一不與材料有關(guān)。以下便逐一分類(lèi)說(shuō)明材料對(duì)人們生活的影響及其應(yīng)用的層面：（一） 在日常生活方面：生活中食、衣、住、行、育、樂(lè)等用品和我們所使用的材料有著很大的關(guān)系；如衣服的制造原料原本是取之于天然的絲棉，但是由于耐龍、特多龍及人造纖維的發(fā)明使得衣服的質(zhì)料愈加地舒適與保暖。在房屋建筑上，防火建材的研發(fā)使得我們住得更安心，另外建筑物的防震設(shè)計(jì)越來(lái)越堅(jiān)固，使得我們生命獲得更好的保障。碳纖維材質(zhì)應(yīng)用于制造腳踏車(chē)，使原本已趨向夕陽(yáng)工業(yè)的腳踏車(chē)工業(yè)又變得繽紛燦爛；而未來(lái)磁浮列車(chē)的開(kāi)發(fā)可讓我們的交通更安全與快速。在娛樂(lè)方面，視聽(tīng)產(chǎn)品光盤(pán)CD（CompactDisc）、影碟LD（LaserDisc）等不斷地發(fā)展，使得我們的生活更享受。（二） 在家電用品方面：由于半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，使電子材料從原本體積大的真空管時(shí)代經(jīng)過(guò)了晶體管到現(xiàn)在的集成電路（IC化）時(shí)代，不但使體積大大地縮小，附加的功能也跟隨之提高。輕薄化、小型化、速度快及易于攜帶等功能，改善了以前笨重、功能少且不易搬運(yùn)等問(wèn)題。如計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程中由原本體積龐大到要一個(gè)房子才容納得下，進(jìn)展到可放置于桌上的個(gè)人計(jì)算機(jī)或筆記型計(jì)算機(jī)，且功能更強(qiáng)，執(zhí)行速度更快。又如電飯鍋、洗衣機(jī)都有Fuzzy的功能，使用的過(guò)程更加人性化。音響設(shè)備，如收音機(jī)、隨身聽(tīng)的發(fā)明，使得我們易于攜帶且不再局限于只能在室內(nèi)使用。液晶顯示材料的發(fā)展增加了視覺(jué)的效果。而可錄式CD材料的研發(fā)，因其具有高密度、低損耗等優(yōu)點(diǎn)，所以廣受開(kāi)發(fā)制造。（三） 在通訊方面：由于科技及信息快速地進(jìn)步發(fā)展，信息的獲得可藉各種通訊設(shè)備來(lái)傳達(dá)，如衛(wèi)星通訊、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)、無(wú)線與有線通訊及光纖通訊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用皆使信息傳播得更快速、更精確。而這些皆有賴(lài)于材料適當(dāng)?shù)亻_(kāi)發(fā)及運(yùn)用。（四） 在醫(yī)療方面：人類(lèi)生、老、病、死少不了就醫(yī)及身體健康的維護(hù)，因此各種生化、生醫(yī)儀器及傳感器便因應(yīng)而生，如檢測(cè)人體內(nèi)之血液，血壓，pH值……等。另外激光技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的切割、開(kāi)刀手術(shù)；陶瓷做的假牙、人工骨、人工關(guān)節(jié)及齒列矯正的材料皆有進(jìn)展。而由于傳感器應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的偵測(cè)，能使病人的檢測(cè)更便捷、更精準(zhǔn)以提高醫(yī)療效果，另外也由于材料的改進(jìn)發(fā)明使得人工義肢、器官等更能與人體適應(yīng)使病人感到更舒適，同時(shí)也延長(zhǎng)了人類(lèi)的壽命。（五） 在環(huán)境保護(hù)方面：由于人口與日俱增，可用的土地及資源有限，為了要讓地球生生不息，就必須發(fā)展環(huán)境材料及污染傳感器以維護(hù)環(huán)境品質(zhì)。環(huán)境材料是指對(duì)資源和能源消耗最少、生態(tài)環(huán)境影響最小、再生循環(huán)利用率最高、或可分解使用的具有優(yōu)異使用性能的新型材料。所以廢棄物的回收再利用更是值得開(kāi)發(fā)，如再生紙，鋁制汽車(chē)……等。至于環(huán)境品質(zhì)檢測(cè)上，如氣體傳感器可用來(lái)測(cè)定有毒氣體和汽機(jī)車(chē)廢氣排放量及工廠的排氣，另外水質(zhì)污染傳感器及噪音分貝機(jī)的發(fā)明，都能使我們迅速得知周遭環(huán)境的品質(zhì)。如去年日本地鐵的毒氣事件中，若事先有裝設(shè)氣體傳感器就不會(huì)造成如此大的傷亡了。（六） 在能源方面：由于煤、石油、天然氣的發(fā)現(xiàn)，使得人類(lèi)的能源問(wèn)題暫時(shí)獲得解決。但許多發(fā)展中國(guó)家正相繼進(jìn)入經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)期，對(duì)資源、能源的需求將進(jìn)一步遽增，由此造成的資源能源短缺問(wèn)題會(huì)日益嚴(yán)重。預(yù)計(jì)到二十一世紀(jì)末，將會(huì)出現(xiàn)石油、天然氣等石化燃料的枯竭。而如何去找尋一個(gè)替代品是目前相當(dāng)重要的課題，所以現(xiàn)在正極力開(kāi)發(fā)運(yùn)用太陽(yáng)能、水力、風(fēng)力來(lái)發(fā)電以獲得能源。而太陽(yáng)電池便是利用非晶硅之類(lèi)的材料做成的，太陽(yáng)光電能所提供的不僅是能源，并且對(duì)環(huán)保頗有貢獻(xiàn)，在有限的傳統(tǒng)能源及環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重的情況下，開(kāi)發(fā)并使用無(wú)污染的太陽(yáng)光電能乃勢(shì)在必行。（七） 在軍事國(guó)防方面：軍事武器日新月異不斷進(jìn)步，如何發(fā)展出更安全、更快速、更精確的武器，是國(guó)防科技的重點(diǎn)。而國(guó)防利技的發(fā)展已使得戰(zhàn)爭(zhēng)不再像以前的肉搏戰(zhàn)了。如紅外線光罩的發(fā)明，因其能避免受空氣中水分子、一氧化碳的吸附，以及受懸浮粒子的撞擊而損耗，所以更能精準(zhǔn)偵測(cè)以防衛(wèi)國(guó)家。而在雷達(dá)偵測(cè)方面，更為國(guó)家安全提供很好的預(yù)警。（八） 在太空發(fā)展方面：飛機(jī)的發(fā)明使得我們往來(lái)各地更加便捷，而航天飛機(jī)的發(fā)明使我們能對(duì)外層空間加以探測(cè)，衛(wèi)星的發(fā)展更為地球表面的探測(cè)以及信息的傳遞提供了很好的中繼站。而這些都是由于材料發(fā)展的結(jié)果，如鋁合金、鈦合金的輕巧耐高溫等優(yōu)良特性，已都應(yīng)用于航天工業(yè)上。結(jié)語(yǔ)總之，材料科學(xué)應(yīng)用的范圍實(shí)在太多了，從日常生活的食、衣、住、行到軍事國(guó)防，無(wú)不與材料發(fā)生關(guān)系。而除了上述的應(yīng)用