介绍金属材料中一些处于发展前沿的材料

【专家解说】：这是看别人的，你自己整理一下材料科学发展与人类社会进步回顾历史，人类的历史是一部材料不断进步发展的历史。正是在历史发展过程中以及与此相联系的人类知识和经验的增长过程中，材料的使用才得以发展。在人类发展史的早期阶段，直接获取的自然财富被用于满足最简单的需要。随着分工程度的深化，对在自然界寻觅到的原始材料进行加工的兴趣提高了。 世界是由物质组成的，对人类有用的物质即材料，按其组成和化学键性质可将材料分成四大类:金属材料(包括纯金属及其合金);有机高分子材料;无机非金属材料;复合材料。下面仅谈谈金属材料与非金属材料对社会的发展: 一.金属材料与人类社会的发展 众所周知，金属工具的制造和使用标志着人类文明的一个重大进步。从青铜到钢铁，再到当今形形色色的合金材料，人类在自身不断进步的同时，从未放松过对金属材料的研究和开发。主要谈谈金属在人类社会中的地位，应用等方面展开。论述金属材料与人类社会之间的关系，回顾金属过去在人类历史中的作用，分析其在现代社会的地位，并且展望金属才来的在未来的发展前景。 从100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉镍管炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。 金属的在人类社会的过去时中扮演的角色多为一个时期的社会性质的缩影。如新石器时代，青铜器时代等等，而之所会如此为这些时代命名，归根结底，最主要的原因，便是人类在这一石器开发出了某种新的金属，而这一金属几乎决定了人类在这一时期的文明发展进程。到旧石器时代末期，人们已能制造出可安装竹木桶的石矛、标枪、石斧等兵器，进而发明了抛射兵器--弓箭。这充分显示出中国古代劳动人民的聪明才智和精湛技能，人们就此告别愚昧走向文明。新石器时代，石兵器的制造技术已有很大进步，种类日渐增多。 而青铜兵器时期从夏朝算起一直延续到春秋战国。这一时期伴随我国的奴隶制社会，从兴盛走向没落。在商朝青铜文化日益繁荣的盛况下，青铜兵器迅速崛起。因而可见，金属材料在古代社会是有着举足轻重的地位的。而人们在意识到这点后，也加大了利用的幅度，这也在一定程度上促进了金属冶炼技术的发展。两者是相辅相成的。 在我看来，这时由于金属得天独厚的各种优势所造成的，如塑性，耐久性，硬度等，而利用其中的一些特性，恰好能够迎合一些新科技发展的需要，使得金属材料在现代的应用也更加与时俱进。比如在航天航空技术的很多方面便需要金属的参与，锂是世界上最轻的金属元素。1983年在巴黎国际航空博览会上，世界上两家最大的铝合金生产企业--英国阿尔康铝业公司和美国阿尔考铝业公司，同时宣布研制成功新的革命性材料--铝锂合金。 因而可见，金属能在现代社会立足一是因为其本身具有的各种性质优势，第二点，也是最重要的一点，便是传统金属推动了社会的进步，从而使得人类又能力去不断的开发新兴的金属。这么看来，金属在人类社会的发展史，可以简化为传统金属促进了高科技发展，而高科技又推动了新兴金属在人类社会的应用。有了以上这两点，金属能在现今社会立足并得到重视也就不足为奇了。 那么在未来社会中，金属材料又会扮演着一个什么样的角色呢?可以预见的是，金属材料依然不会被人类忽视，甚至应该是更受到重视和发展。但是就金属材料从古至今的长期发展规律我们可以发现，金属在人类的应用历史，正呈现着一种不断减重的趋势，即人类所最为依赖和一种的金属质量正在逐渐减少。这其实并不奇怪，在人类日新月异的技术，几乎越是高端的技术，就越是追求精巧别致，比如如今火热的纳米技术，核能开发等。而金属作为传统的人类常用材料，自然也要跟上这一趋势。这也便是人类在利用金属的过程会渐渐向质量轻的金属去靠拢。从最初的铜铁，到之后的铝，到如今，未来最热门的金属已变为了镁，钛等轻金属，这些，既证明了人类社会的不断进步，同时也让金属的价值得到了越来越大的发掘和提高。而在这其中，稀土的金属的开发已成为了全世界的一个焦点，稀土金属又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。稀土元素根据他们性质上差异和分离工艺的要求一般分为轻稀土和重稀土两组，其中镧、铈、镨、钕、钜、钐、铕为轻稀土。因而，金属在未来的前景依然一片大好。 说了那么多，金属材料与人类社会进步的关系已不需多言，其体现的价值早已不再是简单一种人类所熟知的材料而已了。更多的，是一种社会进步的推动力。显而易见，金属材料的存在让人类的社会的进步加速了很多。而能够学会利用金属材料，毫无疑问，也是人类社会在不断前进中的一大幸事。所以，我们应该感谢金属材料在人类社会中起到的作用，也应更好的在未来利用好金属，让他的光芒更加闪耀。 二.非金属材料与人类社会的发展 无机非金属材料在工业、农业、人们日常生活、国防及现代科技中都有着非常重要的作用，用途极为广泛，为人类文明作出了重要的贡献。作为常用的材料品种，塑料的应用越老越广泛，塑料合成树脂与合成橡胶、合成纤维三大类合成高分子材料已与钢铁、木材、水泥一起构成现代社会中的四大基础材料，是支撑现代高科技发展的重要新型材料之一。任何新材料和技术的使用都是一把双刃剑，塑料的大量使用有它的优势存在，但也随之带来了一系列的负面影响……因此，塑料加工工业在随着我国经济持续稳定高速发展保持高速增长的同时，我们应该找到一条环保、可持续发展之路。实现我国塑料工业由大国到强国的可持续发展。 主要谈谈塑料作为一种非金属材料的现状分析;对人类生活的影响;以及对人类发展的趋势等方面。 我国的塑料工业是以塑料加工为核心的塑料合成树脂、助剂及添加剂和塑料加工机械与模具为一整体的“朝阳工业”。塑料制品产值、产量持续增长，市场需求稳步增长;2008年塑料制品行业规模以上企业共计16277个，累计完成产量达到3713.79万吨，比上年同期增长10.10%;总产值(现价)9638.36亿元，同比增长20.86%，占轻工行业总产值93898亿元的10.26%，居第三位。新产品产值为549.96亿元，同比增长31.11%;工业销售产值为9407.07亿元，同比增长20.50%，产销率为97.60%，仍保持较高水平;其中出口交货值1847.20亿元，同比增长6.52%。 塑料可以说是应用于各行各业，方方面面。离开塑料，也就谈不上社会进步，人类发展了。 塑料制品作为一种新型材料，具有质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低等优点。例如，大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应，这体现了塑料制品的环保性能以及使用安全系数高，使用寿命有保障;塑料制造成本很低;塑料制品耐用、防水、质轻，这是塑料制品最显著的特质，此优点对于在飞机、轮船等运输工具上使用十分重要。只是因为这个特殊性能，塑料制品才能在短时间内风靡市场并在很多方面取代了金属制品，节省了许多宝贵的不可再生资源，同时为消费者带来了更多的方便;塑料可塑性强，容易被塑制成不同形状的制品，这一点是任何材料无法比拟的，因此，市场上才会出现那么多花样百出的塑料制品，能极大地满足消费者的诸多个性需求;我们都基本知道，塑料是良好的绝缘体，在通讯、供电等领域应用非常广泛，为社会的发展发挥了巨大的功用。此外，塑料还可以用于制备燃料油和燃料气，这样能有效地降低原油消耗。从这些方面看来，塑料确实“功不可没”。 缺点与优点并存。 (1)造成“视觉污染”:被随意丢弃在环境中的一次性的塑料制品给人们视觉上所造成的“脏乱差”感觉，它破坏了城市、农村和风景区的给人的景观美感，甚至会影响人们的工作和生活情绪，它也破坏了城市的市容卫生。 (2)造成对自然生态环境破坏:一次性的塑料制品由于其原料--高分子树脂具有极强稳定性的特点，它在自然环境状态难以降解，长久地日积月累，就会给自然生态环境造成破坏。直接破坏有:混在土壤中，会影响农作物的生长，导致农作物的减产;被家禽、家畜、野生动物(甚至濒危野生动物)误食，就会导致其死亡等;间接破坏主要是在处理一次性塑料制品过程中对环境造成的破坏，如采用填埋方法，会不断占用宝贵的土地资源;如采用焚烧方法，会产生大量的有毒有害气体，破坏大气环境，造成二次污染;另外，在发泡的塑料餐盒、包装材料的生产过程中由于采用氟氯烃作发泡剂，这将会对大气臭氧层有严重的破坏作用。(3)影响人体健康:近来研究发现以聚苯乙烯PS为原料的一次性发泡的塑料餐盒中残留一定量的苯乙烯单体，这对人体健康有害，国外发达国家已限制PS塑料在食品包装上的使用,或要求对其表面进行涂覆处理，而我市目前仍大量使用此类塑料快餐盒。 1产业链上游:高附加值、高科技材料成为发展重点，改性塑料将逐步满足国内需求2 应用市场:塑料新产品不断涌现，应用广度和深度持续拓展3 承载空间:中国塑料工业有向集聚化、园区化发展的趋势 事物都是一分为二的，我们需要全面地看问题。关于塑料的优与劣，我在上文中已经进行了初步的概括，要以一分为二的科学观来看待问题，我们不能因为塑料有着诸多不可替代的优点而把它捧上“神坛”、过于放大它的长处，也不能因为塑料存在着某些天性的缺陷而把它一棒子打死、否决它的功用以及在社会建设中所起的作用，我们要做的是不断发扬塑料的优势，弥补其缺陷，通过取长补短来发挥塑料的最大功用，这才是理智的态度。当前，塑料制品由于其特有的性能与优势，在商品市场上一直比较走俏，但是我们也不要一味地乐观，我们应该看到塑料的负面因素已经对人们的健康造成了危害，也在一定程度上阻碍了社会的长远发展，因此我们有必要按照国家的环保经济法规办事，不断改善塑料制品的性能，杜绝塑料制品中的有害成分，将塑料制造业引向一个可持续发展的康庄大道，这是塑料业未来的必然方向。 在新的世纪里，会有更多的新材料问世，传统材料的性能得到进一步提高，人类将生活在一个多元化材料的时代。寻求新材料在飞机上应用成为未来飞机发展的关键技术之一。复合材料使用日益广泛，陶瓷复合材料由于极好的耐高温性能和低密度，越来越多地应用到高温耐磨的热部件上传统的金属材料不断被新研制的先进合金材料所代替，如Al-Li合金，钛合金等，以及更轻，更好的强度和更耐热的金属基复合材料。为适应特种飞机的特种需要出现了特种材料，如航空电子器件用的高温超导材料和专用于作战飞机隐身的吸波材料和导电塑料等。 属材料朝更轻、更强、耐高温、抗腐蚀、抗疲劳，生产成本更低，结构功能一体化的方向发展。先进的陶瓷高温结构应用继续得到重视，功能陶瓷的发展方兴未艾，光电子陶瓷材料具有无限的生命力。结构高分子材料和功能高分子材料(导电、导热、发光等)具有广阔的发展前景，将在很多应用里域内与金属材料和陶瓷材料展开竞争。各种材料的生产与使用将更注重与环境的协调性，资源的再生和循环利用