材料學(xué)的偉大時(shí)刻

材料科學(xué)與工程歷史大事件時(shí)間意義最早的燒制陶瓷：發(fā)現(xiàn)于摩拉維亞的公元前28000材料加工的開始巴甫洛夫山遺址的以動(dòng)物和人類為年（推測）外形的小型雕塑、厚板和圓球，陶瓷的制作由此開始最早的冶金學(xué)始于遠(yuǎn)古新石器時(shí)代，公元前8000年使得石器被更加耐用，多功能的銅人類開發(fā)了裝飾性錘延銅材（推測）器所替代在現(xiàn)代土耳其周邊，人們發(fā)現(xiàn)可以從公元前5000年成為冶金提取術(shù)—開發(fā)地球礦物寶孔雀石和藍(lán)銅礦中萃取液體銅以及（推測）藏的手段熔融的金屬可鑄成不同的形狀。埃及人首次熔煉鐵（或許是作為銅精公元前3500年揭開了將成為世界主導(dǎo)冶金材料的煉的一種副產(chǎn)品），微量的鐵主要用（推測）第一個(gè)制備秘密于裝飾或禮儀。在現(xiàn)代敘利亞和土耳其地區(qū)，金屬業(yè)公元前3000年建立了合金的概念——將兩種或以勞動(dòng)者發(fā)現(xiàn)在銅礦石熔煉前加入錫（推測）上的金屬熔合在一起以獲得性能優(yōu)礦可以制造出青銅器于組分的產(chǎn)物伊朗西北部人發(fā)明了玻璃。公元前2200年成為第二種偉大的非金屬工程材料（推測）（繼陶瓷之后）。中國制陶藝人使用高嶺土制備出首公元前1500年開始了這種陶瓷的優(yōu)秀制作工藝和批精細(xì)陶瓷（推測）藝術(shù)的歷史近東地區(qū)金屬業(yè)勞動(dòng)者開發(fā)出熔模公元前1500年建立了創(chuàng)造和復(fù)制復(fù)雜冶金結(jié)構(gòu)的鑄造造型工藝（推測）能力南印度的金屬業(yè)勞動(dòng)者發(fā)展了坩堝公元前300年生產(chǎn)出幾百年后成為著名的“大馬煉鋼。（推測）士革”劍鋼的“伍茲鋼”，激發(fā)了數(shù)代工匠、鐵匠和冶金學(xué)家中國金屬業(yè)勞動(dòng)者開發(fā)了鐵鑄造工公元前200年創(chuàng)立了此后數(shù)個(gè)世紀(jì)中國主要制造藝（推測）鐵器的方法估計(jì)是在現(xiàn)代敘利亞、黎巴嫩、約旦公元前100年使大、透明且防漏容器的快速制造和以色列地區(qū)的某地，腓尼基人發(fā)明（推測）成為可能了玻璃吹制技術(shù)在印度德里，鐵匠鍛造并豎起一根高400年抵抗了超過1500年有害環(huán)境的影7米的鐵樁（推測）響，創(chuàng)造了一個(gè)長期的材料科學(xué)和考古學(xué)共有的研究興趣古騰堡（JohannesGutenberg）發(fā)明了1450年確立了大眾傳播的基本技術(shù)一種澆鑄在銅合金鑄模內(nèi)、適于批量高精度印刷出版需求的鉛-錫-銻合金。約翰森豐肯（JohansonFuncken）開1451年開始了采礦和金屬加工回收其他操發(fā)了一種方法，可以從經(jīng)?；祀s的礦作的副產(chǎn)品石中將銀和鉛、銅分開。比林古喬(VannoccioBiringuccio)出1540年提供了最早的鑄造時(shí)間的書面說明版了《火法技藝》(DeLaPirotechnia)阿格里科拉（GeorgiusAgricola）發(fā)1556年表了《論冶金》。伽利略在已征詢有關(guān)造船的問題后1593年出版DellaScienzaMechanica（“關(guān)于機(jī)械知識(shí)”）列文虎克（AntonvanLeeuwenhoek）1668年制做出放大倍數(shù)超過200倍的光學(xué)顯（推測）微鏡。達(dá)拜（AbrahamDarbyI）發(fā)現(xiàn)熔煉鐵1709年鼓風(fēng)熔爐中，使用焦炭可以有效替代木炭在英國，發(fā)出了第一個(gè)膠的專利（魚1750年膠，一種非常明確的粘合劑）斯米頓（JohnSmeaton）發(fā)明了現(xiàn)代1755年混凝土（水凝水泥）。布魯納特利（LuigiBrugnatelli）發(fā)明1805年電鍍技術(shù)從鹽的電解過程，戴維（SirHumphry1807年Davy）發(fā)現(xiàn)了分離出來的鉀、鈣、鍶、鋇和鎂金屬元素。奧古斯特（AugusteTaveau）從銀幣1816年和汞之中研制出一種牙科汞合金?？挛鳎ˋugustinCauchy）向法蘭西科1822年學(xué)院提出他的應(yīng)力與應(yīng)變理論。尤勒（FriedrichWohler）分離出元素1827年鋁威廉（WihelmAlbert）開發(fā)了可作為1827年采礦懸掛電纜的鐵絲繩古特異（CharlesGoodyear）發(fā)明了硫1844年化橡膠喬治（GeorgeAudemars）使用的桑樹1855年樹皮的內(nèi)部纖維創(chuàng)造了專利“人造絲”。貝西默（HenryBessemer）申請(qǐng)了底1856年吹酸性過程專利。埃米爾和皮埃爾馬?。‥mileand1863年P(guān)ierreMartin）發(fā)展西門子馬丁平爐成型。肖比（HenryCliftonSorby）采用光學(xué)1863年顯微鏡揭示了鋼的微觀結(jié)構(gòu)門捷列夫（DmitriMendeleev）設(shè)計(jì)1864年

提供了系統(tǒng)而詳細(xì)說明的16世紀(jì)礦業(yè)和冶金的實(shí)踐研究科學(xué)地處理了材料的強(qiáng)度問題使人類能夠研究肉眼無法看到的自然世界及其結(jié)構(gòu)。大大降低了煉鐵成本（使大規(guī)模生產(chǎn)），減少了毀林地區(qū)。啟動(dòng)了與自然和合成膠粘劑發(fā)展的快速更迭。成為當(dāng)代的主導(dǎo)建筑材料開始了廣泛運(yùn)用的功能和裝飾用品的工業(yè)制造過程。確立了電冶金和電化學(xué)基礎(chǔ)。使可重復(fù)且低成本的牙科填充材料成為可能，并確立了金屬用于生物材料的最早的例子之一。提出了最早關(guān)于應(yīng)力的相近的定義：材料截面單位面積上的載荷發(fā)現(xiàn)了地殼中含量最豐富的金屬元素提出了一種大型建筑和工業(yè)超過麻繩的局限性機(jī)會(huì)指數(shù)的飛躍。使得交通，電力，制造業(yè)，以及其他各行各業(yè)的有了巨大的進(jìn)展引領(lǐng)出人造絲的制造和合成纖維的時(shí)代，在紡織制造和材料工業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。引領(lǐng)出廉價(jià)、大噸位煉鋼時(shí)代，為運(yùn)輸業(yè)、建筑物和通用工業(yè)帶來巨大進(jìn)步通過使用煤氣灶加熱廢鋼和鐵礦石的混合物生產(chǎn)大量的基礎(chǔ)鋼材-幫助使鋼鐵成為世界上回收率最高的金屬。引領(lǐng)了金屬和冶金科學(xué)中顯微攝影的使用。成為材料科學(xué)家和工程師普遍使用出元素周期表。諾貝爾（AlfredNobel）申請(qǐng)炸藥的發(fā)明專利吉布斯（J.WillardGibbs）發(fā)表《論非均相物質(zhì)之平衡》著名論文（兩部分）的第一部分威廉姆西門子(WilliamSiemens)申請(qǐng)弧式電爐專利皮埃爾（PierreManhes）建造了首個(gè)冰銅轉(zhuǎn)換器

的參考工具1867年對(duì)大規(guī)模開采提供了無法估量的幫助1876年為了解現(xiàn)代熱力學(xué)和物理化學(xué)提供了基礎(chǔ)1878年引領(lǐng)了現(xiàn)代弧式電爐——現(xiàn)代鋼鐵電力生產(chǎn)的原形電爐1880年開啟了銅制造的現(xiàn)代時(shí)期霍爾（CharlesMartinHall）和希魯特PaulHéroult）同時(shí)獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)氧化鋁可電解還原為鋁馬登斯（AdolfMartens）在研究一組硬合金鋼的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同于很少呈現(xiàn)共格條紋的其它低檔鋼，這種鋼具有多種條紋，特別是在不同取向微晶粒的帶狀區(qū)域皮埃爾（Pierre）和居里（MarieCurie）發(fā)現(xiàn)放射性奧斯汀（WilliamRoberts-Austen）發(fā)展了鐵碳相圖布氏（JohannAugustBrinell）開發(fā)了一種測試，通過用一個(gè)鋼球或金剛石圓錐擠壓樣品表面來評(píng)價(jià)金屬的硬度查爾斯文森特（Charles VincentPotter）發(fā)展了浮選工藝來將金屬硫化礦與其他無用的礦石分開 。古利特（LeonGuillet）發(fā)展出第一個(gè)不銹鋼合金成分阿爾弗雷德(AlfredWilm)發(fā)現(xiàn)了鋁合金的沉淀硬化貝克蘭（LeoBaekeland）合成了熱硬化的塑料酚醛樹脂威廉姆（WilliamD.Coolidge）運(yùn)用粉末冶金的方法設(shè)計(jì)了韌性鎢絲，用于制造高效，高照明強(qiáng)度的燈絲歐乃斯（KammerlinghOmnes）在研究極低溫下純金屬時(shí)發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)性勞厄（MaxvonLaue）發(fā)現(xiàn)晶體的X射線衍射。

1886年提供的鋁的大量生產(chǎn)的商業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)1890年開始了顯微鏡用于金屬的晶體結(jié)構(gòu)的辨別，并將這些觀察結(jié)果與材料的物理性質(zhì)相關(guān)聯(lián)1896年標(biāo)志著現(xiàn)代對(duì)自發(fā)輻射和民用、軍用放射性應(yīng)用研究的時(shí)代的到來。1898年開始了對(duì)冶金中最重要的相圖的工作，為其他材料系統(tǒng)不可缺少的研究工具提供了基礎(chǔ)。1900年建立了（現(xiàn)在仍常用的）一種可靠的方法來確定的幾乎所有材料的硬度性能。1901年開啟了從采礦得到的日益難以處理的低品質(zhì)礦石中大量獲得金屬的可能。1904年擴(kuò)大了在腐蝕環(huán)境下使用的鋼材的多功能性1906年產(chǎn)生了硬鋁——第一高強(qiáng)度的鋁合金1909年標(biāo)志著“塑料時(shí)代”和現(xiàn)代塑料工業(yè)的開始1909年促進(jìn)了電燈的迅速擴(kuò)展并啟動(dòng)了現(xiàn)代粉末冶金學(xué)1911年形成了現(xiàn)代高溫和低溫超導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)及由此產(chǎn)生的高性能應(yīng)用的基礎(chǔ)1912年創(chuàng)建了表征晶體結(jié)構(gòu)的方法，并啟發(fā)了布拉格父子(W.H.BraggandW.L.Bragg)發(fā)展晶體衍射理論，深阿爾貝索弗爾(AlbertSauveur)出版金1912年相及鋼鐵熱處理。玻爾（NielsBohr）發(fā)表了他的原子1913年結(jié)構(gòu)模型柴氏（JanCzochralski）發(fā)表論文《適1918年合的金屬結(jié)晶速率測量新方法》，其中他描述了金屬單晶生長的方法。格里菲斯（A.A.Griffith）發(fā)表“固體1920年的斷裂和流變現(xiàn)象”，引出采用能量平衡原理解釋斷裂問題施陶丁格（HermannStaudinger）發(fā)1920年表關(guān)于聚合物是由共價(jià)鍵結(jié)合的短鏈分子單元構(gòu)成的長鏈約翰（JohnBTytus）發(fā)明了鋼的連續(xù)1923年熱軋?？柺┝_特爾（KarlSchroter）發(fā)明1923年硬質(zhì)合金作為材料的一類?？颇崂蛩梗–orneliusH.Keller）申1925年請(qǐng)專利：硫化烷基黃原酸酯收集器。海森堡（WernerHeisenberg）發(fā)展了1925年矩陣力學(xué)，薛定諤（ErwinSchr?dinger）創(chuàng)立了波動(dòng)力學(xué)和原子非相干薛定諤方程沃爾朗斯伯里塞蒙（WaldoLonsbury1926年Semon）發(fā)明增塑聚氯乙烯（PVC）。邁瑞卡（PaulMerica）申請(qǐng)?jiān)阪?鉻合1926年金中添加入少量鋁制備出首個(gè)“超合金”（高溫合金）的專利克林頓戴維森（ClintonDavisson）與1927年萊斯特革末（LesterGermer）實(shí)驗(yàn)證實(shí)該電子的波動(dòng)性。西格弗里德（SiegfriedJunghans）完1927年善了對(duì)有色金屬的連鑄過程。阿諾德末菲（AmoldSommerfeld）將1927年量子統(tǒng)計(jì)運(yùn)用到的金屬電子德魯?shù)履Ｐ椭?，發(fā)展了金屬自由電子理論。弗里茨（FritzPfleumer）申請(qǐng)磁帶的1928年專利阿恩（AmeOlander）在金鎘合金中1932年發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應(yīng)。

化了晶體結(jié)構(gòu)與材料性能關(guān)系的理解發(fā)表的“加工-結(jié)構(gòu)-特性”范例，指導(dǎo)材料科學(xué)和工程領(lǐng)域。介紹了電子在分離的軌道上繞原子核旋轉(zhuǎn)，而元素的化學(xué)性質(zhì)很大程度上取決于不同軌道上電子數(shù)目的理論成為生長高溫材料的選擇方法，如半導(dǎo)體芯片工業(yè)中的硅晶體。產(chǎn)生了斷裂力學(xué)領(lǐng)域?yàn)楦叻肿踊瘜W(xué)領(lǐng)域的誕生奠定基礎(chǔ)提供了廉價(jià)，大規(guī)模生產(chǎn)鋼片、鋼板的基礎(chǔ)為工具和金屬切割行業(yè)的主力材料提供了基礎(chǔ)。開始了硫化物浮選的革命，使原本無價(jià)值的礦藏變?yōu)榱烁坏V帶建立了量子力學(xué)基礎(chǔ)成為世界上最多功能且廣泛使用的建筑材料之一。導(dǎo)致噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)化，以及現(xiàn)代電力渦輪機(jī)械效率的提高。為今天的固態(tài)電子學(xué)提供必需的基礎(chǔ)工作。提供了大容量連鑄商業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)。為金屬固體的電子在晶體結(jié)構(gòu)中的行為創(chuàng)立了一個(gè)簡單的模型，并幫助確立了固態(tài)理論的基礎(chǔ)確立了數(shù)據(jù)記錄的技術(shù)，并引領(lǐng)了隨后的許多發(fā)現(xiàn)。引領(lǐng)了形狀記憶合金在醫(yī)學(xué)和其他應(yīng)用中的商業(yè)化發(fā)展諾爾（MaxKnoll）和盧斯卡（ErnstRuska）建造出首臺(tái)透射電子顯微鏡歐羅萬（EgonOrowan）、保利尼（MichaelPolyani）和泰勒（G.I.Taylor）三篇獨(dú)立的論文提出韌性材料的塑性形變可以依據(jù)位錯(cuò)理論解釋卡羅澤（WallaceHumeCarothers）、希爾（JulianHill）和其他研究人員申請(qǐng)聚合物尼龍的專利埃里希施密特（ Erich Schmid）和沃爾特博厄斯（Walter Boas）發(fā)表Kristallplastizitaet，詳細(xì)介紹了對(duì)金屬單晶的塑性變形的15年的研究。諾曼(NormandeBruyne)開發(fā)了復(fù)合塑料戈登石，是由酚醛樹脂粘結(jié)的高檔亞麻纖維組成。安德烈吉尼爾（AndreGuinier）和普雷斯頓(G.D.Preston)獨(dú)立報(bào)告在時(shí)效硬化的鋁銅合金中觀察到線條的擴(kuò)散。哈恩（OttoHahn）和斯特拉斯曼（FritzStrassmann）發(fā)現(xiàn)用中子轟擊可分裂鈾原子核奧爾(RusellOhl)、索斯沃恩（GeorgeSouthworth）、斯卡夫（ JackScaff）和塞若（HenryTheuerer）發(fā)現(xiàn)硅存在P型和N型結(jié)構(gòu)威廉克羅爾開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)的提取鈦的過程。弗蘭克斯佩?。‵rankSpedding）開發(fā)出一種由鈾金屬鹵化物提取高純度鈾的高效過程。巴?。↗.Bardeen）、布拉頓（W.H.Brattain）和肖克利（ W.Shockley）發(fā)明晶體管。比爾(BillPfann)發(fā)明了區(qū)域提純尼克（NickHolonyak,Jr.）開發(fā)了第一個(gè)實(shí)用可見光光譜發(fā)光二極管LED）。唐納德斯圖基 (S.DonaldStookey)發(fā)

1933年1934年1935年1935年1937年1937年1939年1939年1940年1942年1948年1951年1952年1952年

到達(dá)新的長度尺度，并改善了對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。為現(xiàn)代固體力學(xué)的發(fā)展提供重要見解。大大減少了對(duì)絲綢的需求，同時(shí)成為了聚合物快速發(fā)展的推動(dòng)力。引出對(duì)金屬的重要性質(zhì)，塑性變形的更好的理解為玻璃纖維的發(fā)展鋪平道路引出了對(duì)沉淀硬化機(jī)制的進(jìn)一步理解確立了核裂變，并引出了其在能源和原子武器中的應(yīng)用。為8年后發(fā)明的晶體管提供了必要的先導(dǎo)工作。確立了生產(chǎn)用于高性能飛機(jī)，耐腐蝕反應(yīng)堆等產(chǎn)品所需要的高純鈦的主要手段。使曼哈頓計(jì)劃中原子彈的發(fā)展成為可能。成為所有現(xiàn)代電子學(xué)的基石和微芯片與計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。使高純度材料的制備成為可能，例如改善電子應(yīng)用中只管重要的半導(dǎo)體標(biāo)志著在半導(dǎo)體器件中使用Ⅲ、V族合金的開始，包括異質(zhì)結(jié)和量子阱異質(zhì)結(jié)構(gòu)。引出了微晶玻璃和康寧鍋現(xiàn)了一種將玻璃物體轉(zhuǎn)化為精細(xì)陶瓷的熱處理工藝。在瑞典的一個(gè)團(tuán)隊(duì)利用高溫高壓制造了第一顆人造鉆石。杰拉爾德皮爾遜(GeraldPearson)，達(dá)里爾查平(DarylChapin)，和開爾文富勒（CalvinFuller）推出了貝爾太陽能電池-世界上第一個(gè)成功地將太陽光直接轉(zhuǎn)化為電力的裝置。彼得施(PeterHirsch)和同事利用透射電子顯微鏡試驗(yàn)驗(yàn)證了材料中位錯(cuò)的存在。基比（JackKilby）將電阻器、二極管和晶體管集成為一個(gè)鍺的單片集成電路（即微芯片）弗蘭克(FrankVerSnyder)開發(fā)了定向凝固柱狀晶渦輪葉片波勒（PolDuwez）使用快速冷卻制造出的金硅合金在室溫下保持無定形。斯蒂芬妮（StephanieKwolek）發(fā)明了高強(qiáng)度，低重量塑料芳綸劍橋儀器公司（CambridgeInstruments）開發(fā)出商業(yè)掃描電子顯微鏡卡爾（KarlJ.Strnat）和同事在稀土鈷金屬間化合物中發(fā)現(xiàn)晶體磁各向異性。拉里亨奇（LarryHench）和他的同事開發(fā)整形外科使用的生物活性玻璃。詹姆斯費(fèi)加森（JamesFergason）利用扭曲向列場的影響制造了第一個(gè)當(dāng)代的液晶顯示器。鮑勃毛雷爾（BobMaurer），彼得舒爾茨（PeterSchultz）和唐納德凱克DonaldKeck）發(fā)明低損耗光纖。白川英樹（HidekiShirakawa），艾倫麥克德爾米德（AlanMacDiarmid）和艾倫黑格（AlanHeeger）宣布導(dǎo)電有機(jī)聚合物的發(fā)現(xiàn)。海因里希羅雷爾（HeinrichRohrer）和格德賓尼（GerdKarlBining）發(fā)明了掃描隧道顯微鏡。

1953年產(chǎn)生了工業(yè)鉆石業(yè)，運(yùn)用于機(jī)械加工，電子應(yīng)用，以及其它各種領(lǐng)域。1954年成為了太陽能生產(chǎn)和光電探測技術(shù)的基礎(chǔ)。1956年不僅明確驗(yàn)證了位錯(cuò)理論，也同時(shí)展示了透射電子顯微鏡在材料研究中的巨大作用1958年使微處理器和因此產(chǎn)生的高速、高效、便捷、費(fèi)用低廉、無處不在的計(jì)算和通信系統(tǒng)稱為可能。1958年使噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得以提升，每年僅燃料成本就為航空公司節(jié)省了數(shù)百萬美元。1959年創(chuàng)建了一個(gè)旨在以對(duì)分子的理解為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)新材料的新興學(xué)科。1964年提高了輪胎，船殼，防彈衣，航空業(yè)部件等的性能1965年提供了在比光學(xué)顯微鏡更大的放大倍數(shù)、景深下表面高分辨率成像的方法。1966年引出用釤鈷及后來釹-鐵-硼制作高性能永磁鐵用于電子設(shè)備和其他領(lǐng)域。1969年改變了生物材料的模式，使之包括種植體與宿主組織的界面結(jié)合。1970年完全重新定義了許多產(chǎn)品和應(yīng)用，包括電腦顯示器，醫(yī)療和工業(yè)設(shè)備，以及大量的消費(fèi)電子產(chǎn)品。1970年為完全變革電信的寬帶提供了基礎(chǔ)。1977年 引出平板顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管、太陽能電池板和光放大器的開發(fā)利用。1981年提供金屬表面的三