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人类灯塔现代生活与材料科学那些事儿

时间:2020-07-16 16:54 来源:未知 作者:dd 阅读:

【中关村在线办公打印频道原创】在距今约250万年-1万年前的旧石器时代,人类还使用石器、木棍、兽骨这一类的工具打猎、采集才能活下去。现在,我们坐着沙发、端着茶杯,手里拿着遥控器看电视或是翻阅报纸杂志来打发闲暇时光,拿着贴膜或者不贴膜的智能手机与朋友沟通,开着小汽车出游或接送家人。我们全天二十四小时,无时无刻离不开的就是各种各样的材料。我们来聊一聊材料和材料科学。

材料科学,在高校中通常被叫做材料科学与工程专业,或者材料工程专业,涉及物质性质的研究以及在工程学领域的应用,研究的目的是为了了解某种材料的加工工艺、微观结构、宏观性能三者之间的关系。简单来说,就是为了找到一种可靠的方法来制造材料,使这种材料有统一的结构和性能,能用在某些特定的用途上。

材料科学涉及的理论包括固体物理学、应用物理、应用化学、机械工程、土木工程、电子工程、生物工程等,范围非常广泛。不过材料科学是从什么时候开始成为一门学科的呢?我们要从人类的历史说起。

马克思哲学理论中,把制造和使用工具作为人与动物的本质区别,而人类进化史的不同阶段也是按照工具的材料选择来划分的,例如石器时代、青铜器时代、铁器时代。

在19世纪末到二十世纪中叶,材料科学在当时还是以“冶金学”的身份为人们所知道,足以证明金属材料在当时的重要性。国内现在的北京科技大学在当时还叫做北京钢铁学院,处在建国初期百废待兴的时候,由六所前著名院校的矿冶学科合并组建而成,现在北科大国内最强的专业学院——材料科学与工程学院就是从那时的矿冶学演进而来。

材料科学的大进步开始于20世纪60年代,人们意识到发现和创造新的材料需要某些特定的方法,里面有规律可循。材料科学与工程逐渐成为一项跨冶金学、固体物理学、化学、化学工程、电气工程等多门学科的综合性学科。

熟悉近现代史的朋友同时也会意识到,在20世纪中后期有一个全球性的政治、经济和军事竞争,就是冷战。这场没有硝烟的战争,却为后世留下了宝贵的科技遗产,包括现在极大发展的材料科学,当时也受到冷战军备竞赛的推动,其中有一支重要力量就是美国国防高等研究计划署,就是所谓的DARPA。DARPA资助了一大批高校科研项目,在国家层面上增强材料科学的基础研究和培训。从那时起,材料科学的研究范围大大扩展,逐渐涵盖了陶瓷、聚合物、半导体、磁性材料、医疗植入材料、生物材料和纳米材料。

提到冷战,我们不得不提到当时前苏联与美国旷世骇俗的太空竞赛,它也是材料科学突破各种不可能、冲破天际的动机。

(责任编辑:dd)

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