材料科学与工程学科的发展历程和趋势

材料科学与工程学科发展历程和趋势

摘要：本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。

关键词：材料科学与工程，发展历程，趋势

Abstract

In this paper,on the basis of practice of materials science and engineering discipline in several domestic universities, the development process of materials science and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipline were discussed. Meanwhile, the prospect of this subject in the future were prospected.

Keywords:materials science and engineering,development process,trend

1 引言

上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。

2 材料科学与工程学科发展历程

“材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。

材料学科的发展过程遵循了现代科学发展的普遍规律，也是从细分走向综合。各门材料学科通过相互交叉、渗透、移植，由细分最终走向具有共同理论和技术基础的全材料科学[1]。20世纪40年代以前，基础科学和工程之间的联系并不十分紧密。在20世纪20年代固体物理和材料工程两学科是分离的，到40年代两学科才有交叉。从60年代初开始出现了材料科学，到了70年代，材料科学和材料工程的学科内涵大部分重叠，材料科学兼备自然科学和应用科学的属性，故“材料科学与工程”(MSE)作为一个大学科逐步为科技界和教育界所接受[2]。

2.1 国外材料科学与工程学科发展历程

美国西北大学M.E.Fine教授等人首先于20世纪60年代初提出了材料科学与

工程(MSE)这一概念。在上20世纪60年代以前，国内外高校均没有明确完整的MSE教育。此时，材料科学与技术人才的培养分属冶金、化工或机械等专业。从60年代初起，欧美等国家高校中冶金、机械或化工等与材料有关的系或相关的专业及学科开始改设“材料科学与工程系”、“材料科学系”、“材料工学系”。至80年代中后期，欧美等国大部分高校已完成此项工作。这种教育符合材料科学技术发展趋势。近年来，美国与欧洲在材料教育方面的最显著特点就是把材料科学与工程看作是一门学科。在大学不再需要专门的材料主题。这些材料不再是冶金、陶瓷或电子材料学，而统称为材料，材料教育涉及的范围包括金属、陶瓷、高分子、

半导体以及其他所有类型的材料[3]。

2.2 国内材料科学与工程学科发展历程

中国的材料科学与工程教育起源于部分高校的采矿系、矿冶系等，可分为五个历史阶段。文革前，我国基本上承袭了原苏联的培养模式与体系，材料科学技术人才被分割在十几个专业培养，分属于冶金、机械、化工等系内。这种教育模式一直延续到改革开放初期。20世纪70年代后，我国逐步实行改革开放政策。此期间，我国教育改革取得了一定成绩与经验，但在教育思想与人才培养模式上尚未有根本性突破，仍保留原苏联的做法。到了80年代，面对高新技术发展对材料人才培养需求的变化，特别是面对国外材料学科教育的改革，我国教育模式与内容的弊端越来越凸显。尤其是国内市场经济开始发展，且逐步取代计划经济，在工业组织上那种小而多、小而全的模式被大集团、大工业的生产所取代。随之，旧培养模式与体系也很难再维持，而不得不进行改革[4]。特别是近几年来我国材料学科教育改革的迅速发展，多数设有有关材料专业的院校均已程度不同地对原教育模式进行了改革，并且出现了有根本突破的新思路新方案。以下简要介绍国内几所代表性院校的材料学科教育改革情况。

（1）中南大学:该校前身为中南矿冶学院。1952年中南矿冶学院由6所院校的地质、矿冶系组建而成，该学院当时设置了地质、采矿、选矿、有色金属冶金4个系。材料科学与工程学院始建于1954年，原名金属工艺系；1962年更名为特种冶金系；1980年为原重冶、轻冶、稀冶三个专业合并为有色金属冶金专业，更名为材料科学与工程系；2002年正式成立材料科学与工程学院。学院现设有材料物理系、材料学系、材料加工工程系、材料化学系；本学科的主要研究方向是在有色金属、粉末冶金和复合材料方向。

（2）北京科技大学：1952年由国内六所院校的矿冶学科组建成北京钢铁工业学院。1996年材料科学与工程系、金属压力加工系、表面科学与腐蚀工程系、冶金系的铸造教研室合并组建成材料科学与工程学院。1998年，应用科学学院的材料物理系和物理化学系无机非金属材料部分并入材料学院。2001年，重新整合，成立了材料学系、材料加工与控制工程系、材料物理与化学系、无机非金属材料系、粉末冶金研究所、功能材料研究所、腐蚀与防护中心、实验测试中心等4系2所2中心。2008年12月，材料学院分出一部分形成新材料技术研究院。材料学院现设材料学系、材料加工与控制工程系、材料物理与化学系、无机非金属材料系。（3）西北工业大学：该校的材料学科起源于1957年成立的机械系，1964年把化工系并入热加工系，1977年正式成立材料科学，1991年组建化工系，1996年材料学院成立，2003年经过几年的过渡时期，形成如今的三个系：材料科学与工程系，材料成型及控制系和复合材料系。

（4）清华大学：该校的材料学科也是起源于机械系，1988年将化学工程系的无机非金属材料专业，工程物理系的材料物理专业，机械工程系的金属材料专业组建成立材料科学与工程系；2012年新成立的材料学院下设有:材料物理与化学系，无机非金属材料系，材料加工工程系，金属材料系和复合材料系。

（5）重庆大学：该校材料学院的前身是始设于1935年的采冶工程系，后更名为矿冶工程系，冶金系、冶金及材料工程系；1998年更名为材料科学与工程学院。2000年又与原重庆建筑大学建筑材料工程系合并成立了新的材料科学与工程学院。

从这些高校改革的历程可以看出，国内大学的材料学科大体是从两类学校中通过不同的起点而发展。一类是在工科院校中通过冶金与机械，或金属、非金属、

高分子三大类材料以及它们的复合材料所依存的专业而建立的学科，如工科院校的材料科学与工程系等，这种类型的学科侧重于从具体应用的角度来探求新材料的性能评价与使用。另一类是一些综合性大学在追踪科技前沿的基础上，由物理学与化学孕育并分化形成材料物理与材料化学新学科，建立了材料科学系或研究所，其特点是材料学与物理学、化学等学科交叉结合。这两类不同起点的材料学科在前进中经过自我完善而相互靠近，理工结合，并逐渐向基础研究与应用研究相结合的方向发展。

3 材料科学与工程学科发展趋势

材料科学技术的发展，特别是“材料科学与工程”一级学科领域的形成，以材料科学与工程一级学科来设置引导性专业已成为大势所趋。考虑到材料的多样性、广泛性和共性，全国设置了材料专业的院校已注意体现“厚基础、宽口径、多方向”的人才培养特色[5]。

宽口径教学的目标是培养基础扎实、知识面宽的人才，这要求加强并拓展一级学科基础课程。加强基础理论教学，增大基础课比重，拓宽基础课知识面；拓宽专业口径，调整专业结构，拓宽专业课和专业方向课的范围。此外，还应注意增加新兴学科的内容。必须改革仅重知识结构优化、忽视思想素质提高，重科学技术掌握、忽视精神文明熏陶，重有形课程建设、忽视育人环境建设的片面做法。培养“宽口径、多方向”的材料工程的高级技术人才，必须树立“大工程、大材料”的思想，科学设计课程体系，特别是工程技术基础和专业公共基础平台的设计。在大工程技术基础方面，设立数学、物理、化学、物理化学、计算机基础、电工与电子技术、工程力学、机械设计基础及经济管理等课程，并使人文社会科学、自然科学和工程技术科学有机结合。

材料科学与工业技术突飞猛进，对材料类专业人才的素质提出了越来越高的要求。由于材料科学与工程是一门实践性很强的学科，其内容和领域处于不断拓展之中，此外，材料科学与其他学科(包括物理、化学、机械电子等学科)关联性极强，这给高等学校材料科学与工程专业的教学体系和课程内容的建设带来了困难。如何在材料科学与工程学科内容日益丰富的情况下培养出适应材料产业和技术飞速发展的合格人才，是材料科学与工程教育面临的重要问题，也是材料科学教育改革与发展的推动力[6]。

4 结束语

现代科学技术的发展具有学科之间相互渗透、综合交叉的特点，科学和经济之间的相互作用，推动了当前最活跃的信息科学、生命科学和材料科学的发展，又导致了一系列高新技术和高性能材料的诞生。21 世纪的人类科学技术，将以先进材料技术、先进能源技术、信息技术和生物技术等四大学科为中心，通过其相互交叉和相互影响，为人类创造出完全不同的物质环境。新型的受欢迎的材料，将是与生物和自然具有很好的适应性、相容性和环境友好的材料。材料与人类生活息息相关，人类生活的进步、人类社会的发展都是以材料的发展为前提的。因此，性能不断提高、来源愈来愈广泛、能满足人类生活和社会日益增长的需要的新材料，将会以更快的速度、更高的质量来发展。

参考文献

[1]李强,陈文哲. 美国和欧洲的材料科学与工程教育. 高等理科教育[J].2002,(6):33—40.

[2]张钧林. 材料科学与工程的学科发展、现状与人才培养.甘肃科技[J].2008,24(15):165-168.

[3]尤显卿,汪冬梅等. 工科院校材料学科办学特色分析与思考.合肥工业大学学报

[J].2008,22(1):71-75.

[4]孙壮,陈吉. 关于建设教学研究型大学材料学科的几点思考.鞍山师范学院学报

[J].2009,11(3):90-92.

[5]曲明贵,张瑞军,张福成等.材料学科创新型人才培养的探索与实践.教学研究

[J].2012,35(2):12-15.

[6]罗延龄. 现代科学技术与现代材料科学.中国科技纵横[J].2010,(22):4-5.

材料科学与工程基础300道选择题(答案)

第一组 材料的刚性越大，材料就越脆。F 按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：D A. 正弹性模量（E） B. 切弹性模量（G） C. 体积弹性模量（G） D. 弯曲弹性模量（W） 滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 金属材料的弹性模量随温度的升高而B A. 上升； B. 降低； C. 不变。 弹性模量和泊松比之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是D A. K=E /[3(1+2)]； B. E=2G (1-)； C. K=E /[3(1-)]； D. E=3K (1-2)； E. E=2G (1-2)。 7.Viscoelasticity”的意义是B A 弹性；B粘弹性； C 粘性 8.均弹性摸量的表达式是A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9.金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内C GPa A.10-102、＜10，10-102 B.＜10、10-102、10-102 C.10-102、10-102、＜10 10.体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。T 11.虎克弹性体的力学特点是B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex F 第二组 1.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型C A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 扭转； D. 均匀压缩 2.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的基本类型ABD A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 弯曲； D. 均匀压缩 3.“Tension”的意义是A A 拉伸； B 剪切； C 压缩 4.“Compress”的意义是C A 拉伸；B剪切； C 压缩 5.陶瓷、多数玻璃和结晶态聚合物的应力-应变曲线一般表现为纯弹性行为T 6.Stress”and “strain”的意义分别是A A 应力和应变；B应变和应力；C应力和变形

材料科学与工程学科的发展历程和趋势

材料科学与工程学科发展历程和趋势 摘要：本文结合国内几所高校材料学科的具体实例，综述了材料科学与工程学科的国内外发展的历史进程，讨论了材料科学与工程学科的发展趋势，同时展望了材料科学与工程学科在未来的发展前景。 关键词：材料科学与工程，发展历程，趋势 Abstract In this paper,on the basis of practice of materials science and engineering discipline in several domestic universities, the development process of materials science and engineering at home and abroad were reviewed, and the development trend of this discipline were discussed. Meanwhile, the prospect of this subject in the future were prospected. Keywords:materials science and engineering,development process,trend 1 引言 上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。随着科学技术的高速发展，新技术、新产品及新工艺对新材料的要求越来越强烈，也促进了当代材料科学技术的飞速发展。现在，材料学科及教育的重要性已被人们认识，国内外许多工科院校及综合性大学都相继成立了材料科学与工程学院（系）。 2 材料科学与工程学科发展历程 “材料科学”这个名词在20世纪60年代由美国学者首先提出。1957年，苏联人造地球卫星发射成功之后，美国政府及科技界为之震惊，并认识到先进材料对于高技术发展的重要性，于是一些大学相继成立了十余个材料科学研究中心，从此，“材料科学”这一名词开始被人们广泛使用。 材料学科的发展过程遵循了现代科学发展的普遍规律，也是从细分走向综合。各门材料学科通过相互交叉、渗透、移植，由细分最终走向具有共同理论和技术基础的全材料科学[1]。20世纪40年代以前，基础科学和工程之间的联系并不十分紧密。在20世纪20年代固体物理和材料工程两学科是分离的，到40年代两学科才有交叉。从60年代初开始出现了材料科学，到了70年代，材料科学和材料工程的学科内涵大部分重叠，材料科学兼备自然科学和应用科学的属性，故“材料科学与工程”(MSE)作为一个大学科逐步为科技界和教育界所接受[2]。 2.1 国外材料科学与工程学科发展历程 美国西北大学M.E.Fine教授等人首先于20世纪60年代初提出了材料科学与 工程(MSE)这一概念。在上20世纪60年代以前，国内外高校均没有明确完整的MSE教育。此时，材料科学与技术人才的培养分属冶金、化工或机械等专业。从60年代初起，欧美等国家高校中冶金、机械或化工等与材料有关的系或相关的专业及学科开始改设“材料科学与工程系”、“材料科学系”、“材料工学系”。至80年代中后期，欧美等国大部分高校已完成此项工作。这种教育符合材料科学技术发展趋势。近年来，美国与欧洲在材料教育方面的最显著特点就是把材料科学与工程看作是一门学科。在大学不再需要专门的材料主题。这些材料不再是冶金、陶瓷或电子材料学，而统称为材料，材料教育涉及的范围包括金属、陶瓷、高分子、

纳米科学与技术的发展历史

纳米科学与技术的发展历史 物三李妍 1130060110 纳米科学与技术(简称纳米科技)是80年代后期发展起来的,面向21 世纪的综合交叉性 学科领域,是在纳米尺度上新科学概念和新技术产生的基础.它把介观体系物理、量子力学、混沌物理等为代表的现代科学和以扫描探针显微技术、超微细加工、计算机等为代表的高技术相结合, 在纳米尺度上(0.1nm到10nm之间)研究物质(包括原子、分子)的特性和相互 作用,以及利用原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的特性制造具有特定功能的产品,实现生产方式的飞跃。 历史背景 对于纳米科技的历史, 可以追溯到30多年前着名物理学家、诺贝尔奖获得者Richard Feynman于美国物理学会年会上的一次富有远见性的报告 . 1959 年他在《低部还有很大 空间》的演讲中提出:物理学的规律不排除用单个原子制造物品的可能。也就是说, 人类 能够用最小的机器制造更小的机器。直至达到分子或原子状态, 最后可以直接按意愿操纵原子并制造产品。他在这篇报告中幻想了在原子和分子水平上操纵和控制物质.他的设想 包括以下几点: (1)如何将大英百科全书的内容记录到一个大头针头部那么大的地方; (2) 计算机微型化; (3)重新排列原子.他提醒到, 人类如果有朝一日能按自己的主观意愿排列原子的话, 世界将会发生什么? (4) 微观世界里的原子.在这种尺度上的原子和在体块材 料中原子的行为表现不同.在原子水平上, 会出现新的相互作用力、新颖的性质以及千奇 百怪的效应. 就物理学家来说, 一个原子一个原子地构建物质并不违背物理学规律.这正 是关于纳米技术最早的构想。20 世纪70 年代, 科学家开始从不同角度提出有关纳米技术的构想。美国康奈尔大学Granqvist 和Buhrman 利用气相凝集的手段制备出纳米颗粒, 提出了纳米晶体材料的概念, 成为纳米材料的创始者。之后, 麻省理工学院教授德雷克斯勒积极提倡纳米科技的研究并成立了纳米科技研究小组。纳米科技的迅速发展是在20 世纪 80 年代末、90 年代初。1981 年发明了可以直接观察和操纵微观粒子的重要仪器——— 扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM), 为纳米科技的发展起到了积极的促进作用。1984 年德国学者格莱特把粒径6 nm 的金属粉末压成纳米块, 经研究其内部结构, 指出了它界面奇异结构和特异功能。1987 年, 美国实验室用同样的方法制备了纳米TiO2 多晶体。1990 年7月第一届国际纳米科学技术会议与第五届国际扫描隧道显微学会议在美国巴尔

材料科学的发展史

材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具。可以这样说，自从人类一出现就开始了使用材料。材料的历史与人类史一样久远。从考古学的角度，人类文明曾被划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，由此可见材料的发展对人类社会的影响。材料也是人类进化的标志之一，任何工程技术都离不开材料的设计和制造工艺，一种新材料的出现，必将支持和促进当时文明的发展和技术的进步。从人类的出现到20世纪的今天，人类的文明程度不断提高，材料及材料科学也在不断发展。在人类文明的进程中，材料大致经历了以下五个发展阶段。 1．使用纯天然材料的初级阶段 在原古时代，人类只能使用天然材料（如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等），相当于人们通常所说的旧石器时代。这一阶段，人类所能利用的材料都是纯天然的，在这一阶段的后期，虽然人类文明的程度有了很大进步，在制造器物方面有了种种技巧，但是都只是纯天然材料的简单加工。 2．人类单纯利用火制造材料的阶段 这一阶段横跨人们通常所说的新石器时代、铜器时代和铁器时代，也就是距今约10000年前到20世纪初的一个漫长的时期，并且延续至今，它们分别以人类的三大人造材料为象征，即陶、铜和铁。这一阶段主要是人类利用火来对天然材料进行煅烧、冶炼和加工的时代。例如人类用天然的矿土烧制陶器、砖瓦和陶瓷，以后又制出玻璃、水泥，以及从各种天然矿石中提炼铜、铁等金属材料，等等。 3．利用物理与化学原理合成材料的阶段 20世纪初，随着物理学和化学等科学的发展以及各种检测技术的出现，人类一方面从化学角度出发，开始研究材料的化学组成、化学键、结构及合成方法，另一方面从物理学角度出发开始研究材料的物性，就是以凝聚态物理、晶体物理和固体物理等作为基础来说明材料组成、结构及性能间的关系，并研究材料制备和使用材料的有关工艺性问题。由于物理和化学等科学理论在材料技术中的应用，从而出现了材料科学。在此基础上，人类开始了人工合成材料的新阶段。这一阶段以合成高分子材料的出现为开端，一直延续到现在，而且仍将继续下去。人工合成塑料、合成纤维及合成橡胶等合成高分子材料的出现，加上已有的金属材料和陶瓷材料（无机非金属材料）构成了现代材料的三大支柱。除合成高分子材料以外，人类也合成了一系列的合金材料和无机非金属材料。超导材料、半导体材料、光纤等材料都是这一阶段的杰出代表。 从这一阶段开始，人们不再是单纯地采用天然矿石和原料，经过简单的煅烧或冶炼来制造材料，而且能利用一系列物理与化学原理及现象来创造新的材料。并且根据需要，人们可以在对以往材料组成、结构及性能间关系的研究基础上，进行材料设计。使用的原料本身有可能是天然原料，也有可能是合成原料。而材料合成及制造方法更是多种多样。 4．材料的复合化阶段 20世纪50年代金属陶瓷的出现标志着复合材料时代的到来。随后又出现了玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料以及最近出现的抗菌材料的热潮，都是复合材料的典型实例。它们都是为了适应高新技术的发展以及人类文明程度的提高而产生的。到这时，人类已经可以利用新的物理、化学方法，根据实际需要设计独特性能的材料。 现代复合材料最根本的思想不只是要使两种材料的性能变成3加3等于6，而是要想办法使他们变成3乘以3等于9，乃至更大。 严格来说，复合材料并不只限于两类材料的复合。只要是由两种不同的相组成的材料都可以称为复合材料。 5．材料的智能化阶段 自然界中的材料都具有自适应、自诊断合资修复的功能。如所有的动物或植物都能在没

四川大学材料科学与工程基础期末考 题库

选择题第一组 1.材料的刚性越大，材料就越脆。（）B A. 正确； B. 错误 2.按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：（）D A. 正弹性模量（E）； B. 切弹性模量（G）； C. 体积弹性模量（G）； D. 弯曲弹性模量（W）。 3.滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关（） B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 4.高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而（）。A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 5.金属材料的弹性模量随温度的升高而（）。B A. 上升； B. 降低； C. 不变。 6.弹性模量和泊松比ν之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是（） D A. K=E /[3(1+2ν)]； B. E=2G (1-ν)； C. K=E /[3(1-ν)]； D. E=3K (1-2ν)； E. E=2G (1-2ν)。 7.“Viscoelasticity”的意义是（）B

A 弹性； B粘弹性； C 粘性 8、均弹性摸量的表达式是（）A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9、金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内（GPa）C A、10-102、＜10，10-102 B、＜10、10-102、10-102 C、10-102、10-102、＜10 10、体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。 11、虎克弹性体的力学特点是（）B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex （）B A. 正确； B. 错误

社会经济的发展与材料科学的演变

社会经济的发展与材料科学的演变 材料科学的进步左右着人类文明的发展进程。一种新材料的应用，往往事关一个产业的兴衰。新材料产业已经渗透到国民经济、社会生活和国防建设的方方面面。目前，我国还只是一个材料大国，离材料强国还有较大差距。 新材料是战略性新兴产业的重要组成部分。新材料在我国经济发展中的作用如何？我国在世界材料领域占据怎样的位置？今后当重点培育哪些新材料？我国如何由材料大国向材料强国加快转变？ 在人类社会的发展过程中，材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志。人类和材料的关系不仅广泛密切，而且非常重要。事实上，人类文明的发展史，就是一部如何更好地利用材料和创造材料的历史。同时，材料的不断创新和发展，也极大地推动了社会经济的发展。在当代，材料、能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱，其中材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导。以下从三个方面来分析社会经济发展和材料科学与工程学科发展之间的密切关系。 1. 社会经济的发展对材料学科的发展始终发挥着巨大的推动作用 从25000年前人类开始学会使用各种用途的锋利石片，到10000年前人类第一次有意识地创造了自然界没有的新材料（陶器），是人类社会进步的象征，也是社会经济发展的结果。继陶器时代之后，由于人们生活方式的变化和战争等方面的原因，青铜的冶炼技术被发明并逐步达到很高的水平。后来罗马人发明了水泥，腓尼基人发明了玻璃，这些传统材料至今仍然为现代社会大量使用。当然，这些材料本身总是日新月异地变化着，在高新技术的推动和社会经济发展的要求下，其性能不断提高，从而满足了不同层次的社会需求。 人们至今仍记忆犹新的是近代的两次工业革命。第一次是由于钢铁材料的大规模发展，人们能够制造出无数的纺织机械和蒸汽机，给社会创造出巨大的财富。社会经济的巨大发展，使钢铁工业迅速增长。钢铁材料的大量使用，对其性能提出更高的要求，从而带动了金属材料学科（即金相学）的迅速发展。第二次工业革命是以能源（石油）的开发和应用为突破口，大力发展汽车、飞机及其他工业。新材料的开发和应用仍然是这次工业革命的基础，特别是高性能合金钢和高性能铝合金的广泛应用。制造工业尤其是汽车工业的发展，使合金钢的优异性能完美

建筑材料的发展历史及趋势

目录： 一. 摘要 (3) 二.建筑材料概述 (4) 四. 建筑材料的发展历史 (5) 1.建筑材料的三个发展阶段........................................................................................................ .5 1.1 天然材料发展原始雏期 (5) 1.2 人工材料成形期 (7) 1.3 人工合成材料繁荣期 (9) 2.砖、木建筑结构的优良性能 (13) 3.现代建筑材料 (12) 3.1建筑材料的分类 (12) 3.2建筑材料在建筑工程中的地位和作用 (13) 五. 建筑材料的发展趋势 (14)

本篇论文，着重解说了建筑材料从石器时代到现代社会的建筑材料发展历史，以及，建筑材料对建筑结构发展的正面推动作用，绿色、可再生、环保、节能建筑材料的发展是现今时代对建筑材料发展的需求和趋势。

中国建筑材料概述 建筑材料是指构成建筑物本体的各种材料。建筑材料是建筑工程的物质基础。建筑材料的发展与创新与建筑技术的进步有着不分割的联系，许多建筑工程技术问题的解决往往是新建筑材料产生的结果，而新的建筑材料又促进了建筑设计、结构设计和施工技术的发展，也使建筑物各种性能得到进一步的改善。因而建筑材料的发展创新对经济建设起着重要的作用。 古代建筑材料： 我国古代建筑一土木建筑为主，经过石器时代、奴隶社会时代——雏形期、秦汉时期——成形期、成熟封建社会时代——融合、繁荣，三大建筑文明发展时期的发展，到唐代时已形成了集合烧土材料（砖、瓦）、天然材料（木材料）为主，以金属材料、砂石材料、胶凝材料为辅的建筑建造材料使用体系，并一直沿用至近代大规模建筑建造工程。直到新中国建立，城市规模日益扩大，砖混结构开始在在中国广泛应用。 现代建筑材料： 砖混结构的应用，进一步推动了现代建筑材料的发展，水泥、混凝土、钢筋开始在民用建筑中大规模应用，炼钢业开始兴起，钢结构、钢筋混凝土结构也应运而生。近年来随着社会生产力的发展，我国的建筑材料品种齐全、质量稳定、产量充足、各种新型材料品出的繁荣局面。 建筑材料的发展历史 1.建筑材料的三个发展阶段 1.1 天然材料发展原始雏期 早在五十万年前的旧石器时代，中国原始人就已经知道利用天然的洞穴作为栖身之所，北京、辽宁、贵州、广东、湖北、浙江等地均发现有原始人居住过的崖洞，但这是受生产资料的匮乏和生活条件限制人们并不对原始洞穴进行改造，天然洞穴就是唯一的建筑材料。 到了新石器时代，黄河中游的氏族部落，利用黄土层为墙壁，用木构架、草泥建造半穴居住所，进而发展为地面上的建筑，并形成聚落。长江流域，因潮湿多雨，常有水患兽害，因而发展为杆栏式建筑。对此，古代文献中也多有「构木为巢，以避群害」、「上者为巢，下者营窟」的记载。据考古发掘，约在距今六、七千年前，中国古代人已知使用榫卯构筑木架房屋（如浙江余姚河姆渡遗址），黄河流域也发现有不少原始聚落（如西安半坡遗址、临潼姜寨遗址）。这些聚落，居住区、墓葬区、制陶场，分区明确，布局有致。木构架的形制已经出现，木构架的出现是中国最早的非天生材料建筑材料，黄土层和草泥已经可以称之为初步人工建筑材料。

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案 第二章 2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。 2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。 2-3.试计算N壳层内的最大电子数。若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？ 2-4.计算O壳层内的最大电子数。并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。 2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。 2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式： （1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合 （3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合 （5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？ 2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？ 2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？ 2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？ 2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？ 2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？

同济大学材料科学与工程学院-TongjiUniversity

同济大学材料科学与工程学院 同材[2019]8号 关于印发《同济大学材料科学与工程学院研究生优秀学 生奖学金评审办法》的通知 各单位： 《同济大学材料科学与工程学院研究生优秀学生奖学金评审办法》经二〇一九年六月二十六日材料科学与工程学院党政联席会议审议通过，现予以印发，望遵照执行。 特此通知 附：《同济大学材料科学与工程学院研究生优秀学生奖学金评审办法》 材料科学与工程学院 二〇一九年六月二十八日

同济大学材料科学与工程学院研究生优秀学生奖学金 评审办法 根据《同济大学研究生奖励管理办法》（同济学[2018]58号）和《同济大学研究生优秀学生奖学金评定细则》（同济学[2018]60号）中关于同济大学研究生优秀学生奖学金评审的若干要求和规定，结合材料科学与工程学院研究生的实际情况，现制定材料科学与工程学院研究生优秀学生奖学金评审办法。 一、奖励对象 同济大学研究生优秀学生奖学金的奖励对象是具有中华人民共和国国籍且纳入全国研究生招生计划的全日制（全脱产学习）我校在读研究生。除特别说明外，一般为以下各类研究生：非定向学术型硕士研究生，非定向专业学位硕士研究生，非定向学术型博士研究生，非定向专业学位博士研究生，以及非在职的少数民族高层次骨干人才计划研究生。 在规定学制内的研究生，因国家和单位公派出国留学或校际交流在境外学习的，仍具备研究生奖学金参评资格；由于因私出国留学、疾病、创业等未在校学习的，在此期间原则上不具备研究生奖学金参评资格。当年毕业的研究生，不再具备申请研究生奖学金资格。超出学制的研究生，除2018级之前入学的博士研究生可在原学制后适当延长一年参评外，其他超学制学生原则上不再具备研究生奖学金参评资格。 硕博连读研究生在注册为博士研究生之前，按照硕士研究生身份申请；注册为博士研究生后，按照博士研究生身份申请；直博生按照博士研究生身份参与评定；当年入学的博士研究生按照博士研究生新生身份参与评定。 二、评奖条件 1、基本条件 （1）热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的路线、方针、政策，具有良好的政治素质和品德修养，积极践行社会主义核心价值观； （2）遵守宪法和法律，遵守学校各项规章制度； （3）诚实守信，道德品质优良； （4）积极参加校内外科研和各种有益活动。

材料发展历程、前景及认知

材料发展历程、前景及认知 关键字：新材料历程前景新生课 上个世纪70年代以来，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。80年代又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。进入21世纪，以纳米材料、超导材料、光电子材料、生物医用材料及新能源材料等为代表的新材料技术创新显得更为异常活跃，新材料诸多领域正面临着一系列新的技术突破和重大的产业发展机遇。相应的，材料科学与工程专业也蓬勃发展起来，而我们粉体材料科学与工程专业则以先进的粉末冶金技术、粉末注射成形技术成为了其中较为领先和特殊的一个分支。 三个月紧张而又充实的大学学习，以及其中每周的新生课，让我对粉体材料科学与工程专业由一窍不通到有了上述较为准确的认识，并且了解了材料科学的历史发展及其领域里各个专业性的研究方向。材料与我们日常生活密不可分，一个通俗的解释：可以用来制造有用的构件、器件或物品等的物质。从小的方面来说，买衣服的时候我们要仔细看看衣服的质料；身上戴的饰品的材质也是身份的象征。从大的方面来说，火箭升空，潜艇入水，各种军事武器等等，都离不开材料的加工制备。在20世纪人们就把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱，而信息和能源是看不见摸不着的，只有材料是确确实实就在我们眼前的东西，所以说材料是人类社会赖以发展的物质基础。 通过课程的学习，我发现我们所学的材料科学是以材料、化学、物理学为基础，系统学习粉体材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于粉体材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的学科。是培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作，适应社会主义市场经济发展的高层次、高素质全面发展的科学研究与工程技术人才。 老师除了讲解了本专业的粉末冶金材料与技术、粉末注射成形技术，也扩展了生物材料和仿生材料、功能材料、复合材料等知识。其中我感兴趣的是功能材料和复合材料领域。 功能材料是一类具有特殊电、磁、光、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。而且，功能材料种类繁多，用途广泛，是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。在全国新材料研究领域中，功能材料约占85%，所以世界各国也都十分重视功能材料技术的研究。功能材料主要包括金属功能材料、无机非金属材料、有机功能材料、复合功能材料等。功能材料已不再是原来的单纯利用原材料，或者凭经验和技术改进和制造材料，或者设计材料的成分和性能，而是已经向设计新材料的阶段迈进。它是信息技术、生物技术、能源技术、纳米技术等现代高新技术及产业的先导、基石和支撑，有着十分广阔和诱人的市场前景。 复合材料是一种多相材料，可由金属材料、无机非金属材料和高分子材料复

简述纳米材料的发展历程

简述纳米材料的发展历程 纳米材料问世至今已有20多年的历史,大致已经完成了材料创新、性能开发阶段,现在正步人完善工艺和全面应用阶段。 “纳米复合聚氨酯合成革材料的功能化”和“纳米材料在真空绝热板材中的应用”2项合作项目取得较大进展。具有负离子释放功能且释放量可达2000以上的聚氨酯合成革符合生态环保合成革战略升级方向，日前正待开展中试放大研究。 该产品的成功研发及进一步产业化将可辐射带动300多家同行企业的产品升级换代。联盟制备出的纳米复合绝热芯材导热系数可控制为低达4.4mW/mK。该产品已经在企业实现了中试生产，正在建设规模化生产线。 联盟将重点研究开发阻燃型高效真空绝热板及其在建筑外墙保温领域的应 用研发和产业化，该技术的开发将进一步促进我国建筑节能环保技术水平的提升，带动安徽纳米材料产业进入高速发展期。 纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。 纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。

纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。 纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。 纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。 就熔点来说，纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。 一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时，即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。

浅析建筑材料的发展历史及未来建筑材料的发展趋势

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/095046989.html, 浅析建筑材料的发展历史及未来建筑材料的发展趋势 作者：黄振 来源：《科技探索》2013年第03期 摘要：建筑的发展是人类文明发展中的一个缩影，而建筑的发展依赖于建筑材料的进步，同时建筑材料也制约着建筑的发展。建筑材料的发展是随着社会科技的进步而不断发展的，不同时期有着不同的特征。进入十九世纪以后，建筑材料迎来了发展高峰，各种新型材料相继应用到具体工程，而未来材料将伴随科技进步发生更加深远的变迁。本文将从建筑材料发展历史的角度以及对现今材料发展方向的了解来预测未来建筑材料的发展趋势。 关键词：建筑材料发展未来 一、建筑材料的发展历史 1、相关概念 材料是人类用于制造物品、器件、构造物、或其他产品所必须的物质建筑材料指构成土木工程的材料总和，用于建造各种构造物，建筑物或者与其相关的产品，它包括结构材料（如水泥、石材、木材、沙等）、装饰材料（如装饰玻璃、装饰涂料等）、维护材料以及各种功能材料（如保温、隔热、吸声材料等），细分还包括门窗材料、五金材料等。 2、19世纪之前建筑材料的发展 自从我们的祖先开始定居，人类的建筑材料便有了最初的雏形。最早人类是利用自然中的天然材料进行建造活动的，如黏土、木材、石头等，而后有了古罗马建筑、古埃及建筑以及中国的宫廷建筑。当时人们在土木工程活动中所发明的一些建筑材料在现代建筑活动中仍广泛采用，例如石灰、石膏以及铜、铁等金属。 先简单谈谈西方建筑材料的发展。西方的建筑史可以说就是西方的文明史，西方建筑的源头是古希腊建筑，公元前5世纪到公元前4世纪，古希腊建筑达到顶峰，其代表为雅典卫城及其神庙，后来古希腊文明被古罗马取代和继承，其代表为众多的宫殿、竞技场、神庙等。值得注意的是，无论是古希腊还是古罗马，都采用了自然界中来源广泛，强度较高，塑造性好的石材作为建筑的主要材料，尤其是雕刻艺术的发展，更加体现出石材作为天然建筑材料的优势。到了中世纪，西方建筑达到了历史以来的最高成就，哥特式建筑就是其中典型的例子，无一例外，这些建筑都是以石材作为主要材料，从而造就了严肃庄严雄伟的建筑风格。从现代的建筑观点来看，石材抗压能力很好，这也是西方建筑立式柱较多运用的缘故；石材的大量运用也有粘接材料的发展有极大关系，在早期西方人便开始用石膏作为粘结材料。

“材料科学与工程基础”习题答案题目整合版

“材料科学与工程基础”第二章习题 1. 铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm ，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子数。 ρ铁＝7.8g/cm31mol 铁＝6.022×1023个=55.85g 所以，7.8g/1(cm)3=(55.85/6.022×1023)X/(0.287×10-7)3cm3 X ＝1.99≈2（个） 2.在立方晶系单胞中，请画出： （a ）[100]方向和[211]方向，并求出他们的交角； （b ）（011）晶面和（111）晶面，并求出他们得夹角。 （c ）一平面与晶体两轴的截距a=0.5,b=0.75,并且与z 轴平行,求此晶面的密勒指数。 （a ）[211]和[100]之夹角θ＝arctg 2=35.26。 或 cos θ==35.26θ=o （b ） cos θ==35.26θ=o （c ）a=0.5b=0.75z=∞ 倒数24/30取互质整数（320） 3、请算出能进入fcc 银的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。 室温下的原子半径R ＝1.444A 。（见教材177页） 点阵常数a=4.086A 最大间隙半径R’=（a-2R ）/2=0.598A 4、碳在r-Fe （fcc ）中的最大固溶度为2.11﹪(重量百分数),已知碳占据r-Fe 中的八面体间隙,试计算出八面体间隙被C 原子占据的百分数。 在fcc 晶格的铁中，铁原子和八面体间隙比为1：1，铁的原子量为55.85，碳的原子量为12.01 所以（2.11×12.01）/(97.89×55.85)＝0.1002 即碳占据八面体的10％。

5、由纤维和树脂组成的纤维增强复合材料，设纤维直径的尺寸是相同的。请由计算最密堆棒的堆垛因子来确定能放入复合材料的纤维的最大体积分数。 见下图，纤维的最密堆积的圆棒，取一最小的单元，得，单元内包含一个圆（纤维）的面积。 2 0.9064==。 即纤维的最大体积分数为90.64％。 6、假设你发现一种材料，它们密排面以ABAC 重复堆垛。这种发现有意义吗？你能否计算这种新材料的原子堆垛因子? fcc 和hcp 密排面的堆积顺序分别是ABCABC……和ABAB…,如果发现存在ABACABAC……堆积的晶体，那应该是一种新的结构，而堆积因子和fcc 和hcp 一样，为0.74。 7.在FCC 、HCP 和BCC 中最高密度面是哪些面？在这些面上哪些方向是最高密度方向？ 密排面密排方向 FCC{111)}<110> HCP(0001)(1120) BCC{110)}<111> 8.在铁中加入碳形成钢。BCC 结构的铁称铁素体，在912℃以下是稳定的，在这温度以上变成FCC 结构，称之为奥氏体。你预期哪一种结构能溶解更多碳?对你的答案作出解释。 奥氏体比铁素体的溶碳量更大，原因是1、奥氏体为FCC 结构，碳处于八面体间隙中，间隙尺寸大（0.414R ）。而铁素体为BCC 结构，间隙尺寸小，四面体间隙0.291R ，八面体间隙0.225R ；2、FCC 的间隙是对称的，BCC 的间隙是非对称的，非对称的2

金属材料科学发展的历程与人类思维方式的演变

金属材料科学发展的历程与人类思 维方式的演变 摘要：纵览了人类思维方式的演变、自然科学和金属材料科学发展的历程，阐述了金属材料及其理论的层次性和相关性。介绍了我们为实现金属材料科学设计的规划轮廓。 关键字：材料科学物理金属学材料设计系统论 材料科学是探索研究和制造新材料规律的科学，它不仅指出特殊材料研制的特殊方法，而日‘还揭示出各种不同材料研制的共同规律。材料科学技术是一门技术科学，它介于基础科学和工程技术之间。与基础科学相比较，材料科学技术更接近于具体实践。而与工程技术相比较，它则更接近于理论研究。它是基础科学研究中基础理论转化为应用技术的中间环节。它的主要特点是将具体技术中带有共同性的科学问题集中起来加以研究。在材料科学研究中，探寻其中的哲学问题对材料科学技术的发展很有必要。 1．人类思维方式的演变与自然科学的发展 人类对客观世界的认识经历了“朴素整体论”和“分解论”(或称还原论)的时代，当前正处于向“系统论”演变的新时代。回顾人类思维方式的演变和科学发展的历程对我们进行创造性思维和卓有成效的工作是极为有益的。 中世纪以前的古代科学是处于“朴素整体论”的时代。由于低的生产力和科学水平的限制，人们并不知道每一事物是一个具有复杂结构的系统，也不能认清事物之间联系的细节，古代的先哲们就是在这种情况下追求事物的整体性和统一性的。古中国的先哲们就曾以“金、木、水、火、土”解释万物构成的世界。 随着生产力和科学水平的提高，人类进人了“分解论”的时代。人们运用割断事物之间联系的方法，把研究的事物从联系中抽出来，进行结构、特性、原因和结果的细致研究。首先是自然科学从哲学中脱解出来，随之，数学、天文学、物理学、化学、生物学等学科相继形成。随着人们认识的深化和知识的不断积累，这种“分解”进一步在每一学科内延续。 分解论的思维方式所追求的是对事物精确和严密的逻辑性描述，反对含糊笼统的臆断。人类每作一步分解，便有新的理论建立。人类运用这种思维方式取得了永远值得自豪的光辉成就。在这一时代出现了以哥白尼、伽俐略、牛顿和爱因斯坦等为代表的一大批成就卓著的科学家。 然而，分解论的思维方式并不是尽善尽美的，由于层层分解，忽略甚至完全割断事物之间的固有联系，就会使事物发生“变形”，以致使人们不能从整体上把握事物的性质和总的发展规律，甚至有时导致了精确性与正确性相冲突的结论。 “分久必合，合久必分”。由于生产力和科学技术的高度发展，知识的大量积累，分解论思维方式的局限性更加显露，导致了一个新的系统论思维方式的产生。

纳米技术发展史

纳米技术发展史 【摘要】纳米技术是21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术，它将引起一场各个领域生产方式的变革，也将改变未来人们的生活方式和工作方式，使得我们有必要认识一下纳米技术的发展史。纳米技术的发展史是一个很长的过程，同时也是一个广泛应用的过程。 【关键词】发展纳米技术纳米材料 纳米技术基本概念 纳米技术是以纳米科学为基础，研究结构尺度在0.1～100nm范围内材料的性质及其应用，制造新材料、新器件、研究新工艺的方法和手段。纳米技术以物理、化学的微观研究理论为基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手段，是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)相结合的产物。在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高度交叉和融合。纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。 过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。 2、纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。 ３、纳米电子学，包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷,更小,是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。 纳米技术的发展史 1959年著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小 的机器制做更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原 子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。 20世纪70年代科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家 唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工 1982年科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，揭示了一个 可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极的促进作用。1990年7月第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科

材料科学与工程基础英文版试题

材料科学与工程基础”考试试题–英文原版教材班 （注：第1、2、3题为必做题；第4、5、6、7题为选择题，必须二选一。共100分） 1. Glossary (2 points for each) 1) crystal structure: The arrangement of the atoms in a material into a repeatable lattice. 2) basis (or motif): A group of atoms associated with a lattice. 3) packing fractor: The fraction of space in a unit cell occupied by atoms. 4) slip system: The combination of the slip plane and the slip direction. 5) critical size: The minimum size that must be formed by atoms clustering together in the liquid before the solid particle is stable and begins to grow. 6) homogeneous nucleation: Formation of a critically sized solid from the liquid by the clustering together of a large number of atoms at a high undercooling (without an external interface). 7) coherent precipitate:A precipitate whose crystal structure and atomic arrangement have a continuous relationship with matrix from which precipitate is formed. 8) precipitation hardening: A strengthening mechanism that relies on a sequence of solid state phase transformations in a dispersion of ultrafine precipitates of a 2nd phase. This is same as age hardening. It is a form of dispersion strengthening. 9) diffusion coefficient: A temperature-dependent coefficient related to the rate at which atom, ion, or other species diffusion. The DC depends on temperature, the composition and microstructure of the host material and also concentration of the diffusion species. 10) uphill diffusion: A diffusion process in which species move from regions of lower concentration to that of higher concentration. 2. Determine the indices for the planes in the cubic unit cell shown in Figure 1. (5 points)