§1.2材料的地位和作用1.2.1材料與人類文明——材料是人類社會進步的里程碑。§1.2材料的地位和作用1.2.1材料與人類文明——1材料是社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料是人類進步的主要標志。人類文明進程的劃分依據(jù)是什么?

所使用的、占主導(dǎo)地位的材料——石器時代、銅器時代、鐵器時代、鋼鐵時代、合成材料時代、復(fù)合材料時代……——發(fā)展得越來越快1.2.1材料與人類文明高層建筑材料是社會進步的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類文明進程的劃分依據(jù)是什么?——2材料劃時代材料是人類文明、社會進步、科學技術(shù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)。在歷史上，人們將石器、青銅器、鐵器等當時的主導(dǎo)材料作為時代的標志，稱其為石器時代、青銅器時代和鐵器時代。

在近代材料種類極其繁多，各種新材料不斷涌現(xiàn)，很難用一種材料來代表當今時代的特征：新材料時代。1.2.1材料與人類文明材料劃時代材料是人類文明、社會進步、科學技術(shù)發(fā)展的物3人類文明進化時代是以材料的使用來劃分的。從遠古的石器時代到鐵器時代再到如今的新材料時代，先后經(jīng)過了七個不同時代。公元前10萬年石器時代公元前3000年公元前1000年公元前0年1800年1950年1990年青銅器時代鐵器時代水泥時代鋼時代硅時代（合成材料）新材料時代以材料區(qū)分的七個時代1.2.1材料與人類文明人類文明進化時代是以材料的使用來劃分的。公元4燧石：神奇的石頭400,000BC—4,500BC

石器時代(StoneAge)人類主要以石頭、骨頭、木制作簡單的工具。1.2.1材料與人類文明燧石：神奇的石頭400,000BC—4,500BC

5陶器(Pottery)陶器的出現(xiàn)是人類跨入新石器時代的重要標志之一據(jù)考古資料，中國陶器制作歷史至少有8000年以上西安半坡人面網(wǎng)紋陶盆戰(zhàn)國陶制四通水管1.2.1材料與人類文明陶器(Pottery)陶器的出現(xiàn)是人類跨入新石器時代的重要標64,500BC—1,000BC

青銅時代(BronzeAge)從礦石中提煉銅—冶金業(yè)的黎明埃及古墓壁畫是人類冶金業(yè)的最早紀錄之一人類學會了用炭把銅加熱以造出純度更高的銅,而把銅和錫礦石熔合后可得一種堅度高的合金--青銅，以青銅來造出各種武器。大量使用青銅工具及青銅禮器的時期。1.2.1材料與人類文明4,500BC—1,000BC

青銅時代(Bro7古稱金或吉金，是銅與其它元素（錫、鎳、鉛、磷等）的合金中國青銅時代大致對應(yīng)夏商周至秦漢，時間跨度約兩千年。春秋戰(zhàn)國時期，齊國工匠寫成《考工記》，提出“金有六齊”，是世界科技史上最早的冶銅經(jīng)驗總結(jié)。

青銅：第一種合金夏鉞戈1.2.1材料與人類文明古稱金或吉金，是銅與其它元素（錫、鎳、鉛、磷等）的合金青銅：8三星堆突目面具鑄于商代晚期，高64.5cm，寬138cm，眼球柱狀外突長達13.5cm三星堆立人像鑄于商代晚期，高1.72m，底座高0.9m，通高2.62m，是世界上最大的青銅立人像1.2.1材料與人類文明三星堆突目面具三星堆立人像1.2.1材料與人類文明9司母戊鼎

司母戊鼎，商代大鼎，1939年出土，鼎高133cm，重875kg。為已知的中國古代體量最大的青銅器。1.2.1材料與人類文明銅禁，中國已知最早應(yīng)用失蠟法鑄造的作品，春秋時代的楚國王子午墓出土，年代為公元前6世紀。司母戊鼎司母戊鼎，商代大鼎，1939年出土，鼎高1310青銅樂器（戰(zhàn)國）錯金犀牛尊1.2.1材料與人類文明曾候乙尊盤青銅樂器（戰(zhàn)國）錯金犀牛尊1.2.1材料與人類文明曾候乙11湖北江陵楚墓出土越王勾踐寶劍1.2.1材料與人類文明湖北江陵楚墓出土越王勾踐寶劍1.2.1材料與人類文明12銅三足鳥西周

銅奔馬(馬踏飛燕)漢

秦始皇陵銅車馬秦

爵商

其它青銅制品1.2.1材料與人類文明銅三足鳥西周銅奔馬(馬踏飛燕)漢秦始皇陵銅131450BC鐵制車輪1500AD廉價的冶鐵業(yè)1000BC—

鐵器時代(IronAge)公元前14世紀至公元前13世紀，人類開始使用并鑄造鐵器，當青銅器逐漸被鐵器廣泛替代時，標志著人類進入了鐵器時代。1.2.1材料與人類文明1450BC鐵制車輪1500AD廉價的冶鐵業(yè)1000BC14戰(zhàn)國鐵犁頭戰(zhàn)國鐵鋤湖南長沙砂子塘戰(zhàn)國凹形鐵鋤中國最早出現(xiàn)冶鐵制品大約是在公元前9世紀。到了春秋末期，中國人就發(fā)明了在高溫下用木炭還原鐵礦石生產(chǎn)鐵的方法，以及在半熔狀態(tài)下鍛造各種器具和武器的技術(shù)。1.2.1材料與人類文明戰(zhàn)國鐵犁頭戰(zhàn)國鐵鋤湖南長沙砂子塘戰(zhàn)國凹形鐵鋤中15水泥時代(CementAge)0BC—2000年前，希臘和古羅馬人在建筑中使用一種石灰和火山灰的混合物，它們在水中緩慢反應(yīng)生成堅硬的固體。為最早應(yīng)用的水泥。19世紀初，英、法等將粘土化石灰(或泥灰?guī)r)燒結(jié)成為水硬性材料，其中Al2O3、SiO2含量之和達到20~35%，稱為天然水泥。1824，英國用石灰石和粘土的混合物燒成一種水硬性的膠凝材料，凝結(jié)硬固后的顏色、外觀和當時英國用于建筑的優(yōu)質(zhì)波特蘭石頭相似，故稱為波特蘭水泥。1825，波特蘭水泥在英國建廠生產(chǎn)。水泥生產(chǎn)工藝以石灰石和粘土為主要原料，經(jīng)破碎、配料、磨細制成生料，喂入水泥窯中煅燒成熟料，加入適量石膏，磨細而成。1871年，日本開始建造水泥廠1889年，中國在唐山建造了第一座水泥廠。1.2.1材料與人類文明水泥時代(CementAge)0BC—2001618世紀，出現(xiàn)了用鋼鐵制造的蒸汽機。19世紀發(fā)明的內(nèi)燃機和電動機對金屬材料提出了更高要求，同時對鋼鐵冶金技術(shù)產(chǎn)生了更大的推動作用。

18世紀至20世紀，金屬材料占據(jù)了結(jié)構(gòu)材料的主導(dǎo)地位。比如，火車鐵軌的問世就是鋼鐵材料大量生產(chǎn)和應(yīng)用的成功例子。鋼鐵時代(SteelAge)1800—：1.2.1材料與人類文明18世紀，出現(xiàn)了用鋼鐵制造的蒸汽機。19世紀171854年和1864年，歐洲先后出現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐和平爐煉鋼技術(shù)。隨著電爐冶煉技術(shù)的出現(xiàn)，不同類型的特種鋼相繼問世：1887年——高錳鋼1900年——高速鋼1910年——鎳鉻不銹鋼1.2.1材料與人類文明1854年和1864年，歐洲先后出現(xiàn)了轉(zhuǎn)1819艾菲爾鐵塔鋼的應(yīng)用舊金山金門大橋建筑設(shè)備1.2.1材料與人類文明19艾菲爾鐵塔鋼的應(yīng)用舊金山金門大橋建筑設(shè)備1.2.1材19同時，銅、鋁及其合金大量使用，鉛、鋅、鎂、鈦和很多稀有金屬相繼被發(fā)現(xiàn)。世界鋼產(chǎn)量從1850年的6萬噸突增到1900年的2800萬噸，人類進入了輝煌的鋼鐵時代。由此帶動了冶金業(yè)、紡織業(yè)、機械制造業(yè)、交通運輸業(yè)及航空工業(yè)等的迅速發(fā)展。輪船、汽車、飛機、電燈等的出現(xiàn)，使人類生活大大改善。1.2.1材料與人類文明2010年世界鋼產(chǎn)量達13.5億噸，中國突破6億噸，占44.3%。同時，銅、鋁及其合金大量使用，鉛、鋅、鎂、鈦20

19世紀末期，西方科學家發(fā)明了人造絲，這是人類改造自然材料的又一里程碑。20世紀初，各種人工合成有機高分子材料相繼問世。目前，全世界三大有機合成材料的年產(chǎn)量已達億噸以上。1909年——合成酚醛樹脂（電木）1920年——合成聚苯乙烯(PS)1931年——合成聚氯乙烯（PVC）1941年——合成聚酰胺、聚碳酸酯（尼龍）1.2.1材料與人類文明合成材料時代1900—：19世紀末期，西方科學家發(fā)明了人造絲21在20世紀下半葉，合成高分子材料得到了飛速發(fā)展，已經(jīng)深入人類社會的方方面面。伴隨著核能的應(yīng)用、合成材料工業(yè)和以硅材料為支柱的半導(dǎo)體工業(yè)走向大規(guī)模工業(yè)化，人類開辟了以計算機技術(shù)、生物技術(shù)和空間技術(shù)為主要標志的新時代。20世紀中后期，通過使用合成原料和新的制備技術(shù)，出現(xiàn)了一系列具有特殊功能的先進陶瓷材料。由于陶瓷具有資源豐富、密度小、耐腐蝕、耐高溫等特點，用途不斷擴大，成為世界各國材料研究的重點。1.2.1材料與人類文明在20世紀下半葉，合成高分子材料得到了飛速發(fā)22硅時代(SiliconAge)1950—

第二次世界大戰(zhàn)中，開始用硅制作雷達的高頻晶體檢波器。所用的硅純度低，不是單晶體。1950，制出第1只硅晶體管。1952，用直拉法培育硅單晶成功。1953，用無坩堝區(qū)域熔化法拉制單晶。1955，采用Zn還原SiCl4法生產(chǎn)純硅，但不能滿足制造晶體管的要求1956，氫還原SiHCl3法。1960，用氫還原SiHCl3法進行工業(yè)生產(chǎn)，已具規(guī)模。硅整流器、硅閘流管問世，促使硅材料的生產(chǎn)一躍而居半導(dǎo)體材料的首位。1960年代，硅外延生長單晶技術(shù)和硅平面工藝。硅晶體管制造技術(shù)趨于成熟，集成電路迅速發(fā)展。1980年代初，全世界多晶硅產(chǎn)量達2500噸。1.2.1材料與人類文明硅時代(SiliconAge)1950—第2320世紀90年代后，現(xiàn)代復(fù)合材料、各種新材料層出不窮，并得到快速發(fā)展，標志著人類已進入新材料時代。新材料使新技術(shù)得以產(chǎn)生和應(yīng)用，而新技術(shù)又促進了新工業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展。新材料時代1900—：1.2.1材料與人類文明20世紀90年代后，現(xiàn)代復(fù)合材料、24從人類利用材料的歷史中可以清楚地看到：每一種重要新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都會把人類支配自然的能力提高到一個新的水平。材料科學技術(shù)的每一次重大突破都將引起生產(chǎn)技術(shù)的重大變革，甚至引發(fā)一場世界性的技術(shù)革命，大大加速社會發(fā)展的進程，給社會生產(chǎn)力和人類生活帶來巨大的變革，把人類物質(zhì)文明推向前進。1.2.1材料與人類文明材料是所有科技進步的核心。沒有鋼鐵材料，就沒有今天的高樓大廈。沒有專門為噴氣發(fā)動機設(shè)計的材料，就沒有靠飛機旅行的今天。沒有耐高溫復(fù)合涂層材料，就沒有人類探索外太空的飛船。沒有固體微電子電路，就沒有計算機。從人類利用材料的歷史中可以清楚地看到：每一種重25材料與建筑1.2.1材料與人類文明材料與建筑1.2.1材料與人類文明26材料與交通1.2.1材料與人類文明材料與交通1.2.1材料與人類文明27材料與國防現(xiàn)代化

1.2.1材料與人類文明材料與國防現(xiàn)代化1.2.1材料與人類文明28

材料的發(fā)展史1)石器材料----對自然界天然物質(zhì)作簡單的打磨加工。

陶器材料----人類通過加工技術(shù)以一定的工藝制造非天然物質(zhì)材料的起點。2)青銅、鐵器材料----加工、冶煉技術(shù)和工藝的改進。3)20世紀末主要的新材料----塑料、合成橡膠、化纖等各種高分子材料，特種陶瓷、特種玻璃、特種水泥、光導(dǎo)纖維、碳纖維、硼纖維等硅酸鹽和無機功能新材料，記憶合金、非晶態(tài)金屬、晶須、超導(dǎo)材料、超塑性金屬、超彈性合金等型金屬材料，以及纖維增強、疊層復(fù)合等新型復(fù)合材料。4)第四代、第五代材料----納米材料、超晶格膜、超純材料等“極限材料”和“分子設(shè)計”材料等。1.2.1材料與人類文明材29—材料是高新技術(shù)發(fā)展與社會現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。1.2.2材料與新技術(shù)革命§1.2材料的地位和作用材料既是人類社會進步的里程碑，又是社會現(xiàn)代化的物質(zhì)基礎(chǔ)。新材料的研究、開發(fā)與應(yīng)用從根本上反映著一個國家的科學技術(shù)與工業(yè)水平。—材料是高新技術(shù)發(fā)展與社會現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。1.2.230電子管→晶體管→集成電路時代

電子管——晶體管——集成電路鎢、鉬電極鍺、硅半導(dǎo)體單晶硅片，高純鈦、SiO2、鉻薄膜1.2.2材料與新技術(shù)革命1）電子技術(shù)的發(fā)展

新材料的研發(fā)對電子工業(yè)的發(fā)展無疑起到了決定性作用。電子管→晶體管→集成電路時代電子管——312）光通信的產(chǎn)生和發(fā)展1.2.2材料與新技術(shù)革命光導(dǎo)纖維、激光技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展是促進通信技術(shù)進步的重要因素，而這些都與材料密切相關(guān)。正是由于新材料的發(fā)展，20世紀90年代初期人們提出的“信息高速公路”的設(shè)想今天已成為現(xiàn)實。信息材料指用于信息的探測、傳輸、顯示、運算和處理的光電信息材料。主要包括監(jiān)測和傳感(獲取)信息的材料、傳輸信息的材料、存儲信息的材料、運算和處理信息的材料。人類在步入信息時代的同時，也進入信息材料競爭的時代。

2）光通信的產(chǎn)生和發(fā)展1.2.2材料與新技術(shù)革323）磁技術(shù)的廣泛應(yīng)用

磁性材料在現(xiàn)代化社會中應(yīng)用十分廣泛，電視機、計算機，電動機等都離不開各種磁性材料。1.2.2材料與新技術(shù)革命稀土NdFeB永磁合金3）磁技術(shù)的廣泛應(yīng)用1.2.2材料與新技術(shù)革命稀土N334）超導(dǎo)技術(shù)的開發(fā)自1911年發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象以后，到了20世紀80年代，超導(dǎo)材料所達到的最高臨界溫度僅有23.2K，還沒有脫離液氦溫度。1986年，由于人們發(fā)現(xiàn)了氧化物超導(dǎo)體，超導(dǎo)材料才有了重大突破，此后，超導(dǎo)溫度跳躍式地升高到95～100K，已達到液氮溫區(qū)。超導(dǎo)技術(shù)的引入，將會使許多方面發(fā)生飛躍式發(fā)展。1.2.2材料與新技術(shù)革命超導(dǎo)電纜已安裝調(diào)試的超導(dǎo)電纜系統(tǒng)

4）超導(dǎo)技術(shù)的開發(fā)1.2.2材料與新技術(shù)革命超345）航空航天技術(shù)的進步1.2.2材料與新技術(shù)革命

航空航天材料主要包括新型金屬材料（如先進鋁合金、超高強度鋼、高溫合金、高熔點合金、鈹及其合金）、燒蝕防熱材料和新型復(fù)合材料此外，還包括一些功能材料，如涂層材料、隔熱材料、透明材料、阻尼材料、密封材料、潤滑材料、粘合劑材料等。這些材料大部分屬于高分子材料和陶瓷材料，也有少量是阻尼合金等金屬材料。

三高一低的結(jié)構(gòu)材料（高強度、高模量、耐高溫、低密度)。5）航空航天技術(shù)的進步1.2.2材料與新技術(shù)革35在美國卡拉維納爾角航天基地待升空的航天飛機。應(yīng)用了成千上萬種材料，特別是一些高技術(shù)的新型材料。1.2.2材料與新技術(shù)革命在美國卡拉維納爾角航天基地待升空的航天飛機。1.2.2材36材料，特別是新材料與現(xiàn)代文明的關(guān)系十分密切，新材料的重要性是不言而喻的。美國國家委員會的一份研究報告指出，先進材料和先進材料工藝對國家的生活水平、安全及經(jīng)濟實力起著關(guān)鍵性的作用。1986年，《科學的美國人》雜志指出：“先進材料對未來的宇航、電子設(shè)備、汽車以及其他工業(yè)的發(fā)展是必要的，材料科學的進展決定了經(jīng)濟關(guān)鍵部門增長速度的極限范圍。”1.2.2材料與新技術(shù)革命自工業(yè)革命后，人類社會的進步主要是材料推動的結(jié)果！材料，特別是新材料與現(xiàn)代文明的關(guān)系十37四次技術(shù)革命第一次技術(shù)革命18世紀后期

蒸汽機的發(fā)明及廣泛應(yīng)用為主要標志高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐制造優(yōu)質(zhì)鋼材的工業(yè)化第二次技術(shù)革命19世紀末

電的發(fā)明和廣泛應(yīng)用為標志

遠距離輸送電材料以及通訊、照明用材料第三次技術(shù)革命20世紀中期

原子能應(yīng)用為主要標志

合成材料、半導(dǎo)體材料等大規(guī)模工業(yè)化、民用化第四次技術(shù)革命20世紀70年代計算機，特別是微電子、生物工程和空間技術(shù)為主要標志相關(guān)的新型結(jié)構(gòu)與功能材料1.2.2材料與新技術(shù)革命四次技術(shù)革命1.2.2材料與新技術(shù)革命38以電子工程、空間技術(shù)、海洋工程、能源工程、生物工程為代表的第四次新技術(shù)革命浪潮同樣離不開新材料。

電子信息技術(shù)需要高性能電子材料、光電子材料、非線性光學材料、波導(dǎo)纖維和薄膜材料等功能材料；

能源工程技術(shù)離不開耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、高可靠以及壽命可預(yù)測的結(jié)構(gòu)材料；

先進的航天飛行器離不開耐高溫、耐低溫、耐輻射、耐腐蝕、耐燒蝕的輕質(zhì)高強結(jié)構(gòu)材料；

新能源的開發(fā)離不開實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換的各種功能材料。

各種材料的制備、加工和應(yīng)用，無一例外地都需要依賴適當?shù)氖侄尾拍軐崿F(xiàn)。可見，新材料的開發(fā)與應(yīng)用，對人類社會文明與經(jīng)濟發(fā)展，有著不可估量的作用。1.2.2材料與新技術(shù)革命以電子工程、空間技術(shù)、海洋工程、能源工程、生物39

世界各工業(yè)發(fā)達國家都把新材料作為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。美國：美國商業(yè)部公布的一個資料表明，2000年，先進材料在美國12項新興技術(shù)中的產(chǎn)值居于首位，即在3560億美元中，先進材料占1500億美元，占42%。從全世界來看，先進材料產(chǎn)值為4000億美元，占整個新興技術(shù)產(chǎn)值10000億美元的40%。日本：1981年，日本政府選擇了優(yōu)先發(fā)展的三個領(lǐng)域：新材料、新裝置和生物技術(shù)，并宣稱將開發(fā)、加工和制造先進材料作為保持技術(shù)領(lǐng)先地位的國家戰(zhàn)略的基石。在日本的未來工業(yè)規(guī)劃的基礎(chǔ)技術(shù)中，11個主要項目中有7個項目是基于材料之上的。1.2.2材料與新技術(shù)革命世界各工業(yè)發(fā)達國家都把新材料作為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。140中國：我國政府同樣高度重視新材料的研發(fā)和應(yīng)用。1986年，我國提出了“高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）”，即把新材料技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)、航天技術(shù)、自動化技術(shù)、新能源技術(shù)等八大高科技技術(shù)作為重點發(fā)展的領(lǐng)域。1997年，我國又制定了“國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）”，其中同樣把新材料的研發(fā)放在突出位置。在各級各類的科技計劃中，新材料都是重點支持的領(lǐng)域。1.2.2材料與新技術(shù)革命中國：我國政府同樣高度重視新材料的研發(fā)和應(yīng)用。1.2.241材料是人類生存、社會發(fā)展、科技進步的物質(zhì)基礎(chǔ)、現(xiàn)代科技發(fā)展的先導(dǎo)。我國是材料大國，但不是材料強國。“神舟六號”飛船始返前后圖片

1.2.2材料與新技術(shù)革命材料是人類生存、社會發(fā)展、科技進步的物質(zhì)基礎(chǔ)、現(xiàn)代科技發(fā)展的421.2.3新材料與可持續(xù)發(fā)展§1.2材料的地位和作用——新材料是實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要保證。現(xiàn)在，可持續(xù)發(fā)展的思想作為成為一種新的社會經(jīng)濟發(fā)展思想和發(fā)展戰(zhàn)略被各國政府和人民廣泛接受。

布倫特蘭夫人在《我們共同的未來》中對可持續(xù)發(fā)展做出的經(jīng)典表述為：“可持續(xù)發(fā)展是在滿足當代人需要的同時，不損害后代人滿足其自身需要的能力。”社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展要求人們及時對科學研究的價值和技術(shù)發(fā)展的方向進行評價和調(diào)整，而新材料的發(fā)展正是適應(yīng)了可持續(xù)發(fā)展這一需求，它在現(xiàn)代社會各領(lǐng)域的應(yīng)用將極大地改變傳統(tǒng)的經(jīng)濟增長方式和發(fā)展模式，成為可持續(xù)發(fā)展的重要保證。1.2.3新材料與可持續(xù)發(fā)展§1.2材料的地位和作用431）新材料在相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門的使用，大大降低了這些部門的生產(chǎn)成本，提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量與競爭力，對經(jīng)濟發(fā)展起著不可估量的作用。2）另一方面，新材料在社會生產(chǎn)各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用還大大節(jié)省了地球上十分有限的不可再生資源，延緩了其衰竭速度，降低了生產(chǎn)中的能量消耗，最大限度地減少了環(huán)境的污染，維護了生態(tài)平衡。3）為了解決金屬資源的枯竭問題，人們發(fā)展了各種高分子材料、復(fù)合材料和先進陶瓷材料，它們中的許多材料，像玻璃鋼、纖維增強塑料、氮化硅陶瓷，其強度、耐高溫和耐腐蝕性能已遠遠超過金屬材料，成為飛機、火車、橋梁、發(fā)動機的關(guān)鍵部件。1.2.3新材料與可持續(xù)發(fā)展1）新材料在相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門的使用，大大降低了這些部門的生產(chǎn)成本44

總之，經(jīng)濟的發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的條件，社會的發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的目的，而科學技術(shù)的進步是可持續(xù)發(fā)展的強勁推動力量。新材料作為科技革命與創(chuàng)新的基石，它的開發(fā)與應(yīng)用因此而成為可持續(xù)發(fā)展的保障和前提。沒有新材料的發(fā)展及其在社會各個領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展無疑是不可想象的。4）為了減少礦物燃料燃燒時造成的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，人們將目光轉(zhuǎn)向清潔、高熱值的新能源載體——氫。為此，人們開發(fā)了鎂系、稀土系、鈦系、鋯系等新型貯氫合金，用于氫的存貯、運輸和提純。1.2.3新材料與可持續(xù)發(fā)展總之，經(jīng)濟的發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的條件，社會的發(fā)45

新材料

高新技術(shù)產(chǎn)品的出現(xiàn)

推動社會進步1.2.3新材料與可持續(xù)發(fā)展新材料高新技術(shù)產(chǎn)46

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境概述長期以來，人們主要是依據(jù)應(yīng)用對象對材料提出的力學性能和功能要求對材料進行開發(fā)，而很少顧及材料對生態(tài)環(huán)境的影響。材料對生態(tài)環(huán)境的影響涉及如下三個方面：1）生產(chǎn)—傳統(tǒng)材料在生產(chǎn)過程中不僅要消耗大量資源和能源，還向環(huán)境中排放大量有害氣體、固體廢棄物和污水等；2）使用—有些材料在使用過程中會釋放有毒有害的物質(zhì)；3）廢棄—廢棄后的材料被隨地堆放，又成為環(huán)境污染源。§1.3材料與生態(tài)環(huán)境概述長期以來，人47目前，保護生態(tài)環(huán)境、節(jié)約資源和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟已成為全人類的共同目標。因此，材料的生產(chǎn)、使用和廢棄都必須考慮其與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系，必需加強研究材料-環(huán)境-社會三者間的相互關(guān)系，注意材料開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的和諧，確保人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境目前，保護生態(tài)環(huán)境、節(jié)約資源和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟已成48廢氣廢水廢渣工業(yè)”三廢”

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境廢氣廢水廢渣工業(yè)”三廢”§1.3材料與生態(tài)環(huán)境49

資源開采—生產(chǎn)加工—消費使用—廢物丟棄。與材料相關(guān)的產(chǎn)業(yè)既是資源消耗的大戶，也是能源消耗的大戶，又是環(huán)境污染的主要來源。一個生產(chǎn)過程的輸出變?yōu)榱硪粋€（生產(chǎn)）過程的輸入，一個過程的廢物變成另一個過程的原料。

清潔生產(chǎn)、無害循環(huán)。思路：

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境資源開采—生產(chǎn)加工—消費使用—廢物丟棄。50

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境環(huán)境是人類周圍一切物質(zhì)、能量和信息的總和。環(huán)境污染的實質(zhì)在于人類的經(jīng)濟活動索取資源的速度超過了資源本身及其替代品的再生速度，同時向環(huán)境排放廢棄物的數(shù)量超過了環(huán)境本身的自凈能力。對人類活動而言，環(huán)境一般有三個作用：首先，環(huán)境是各種生物生存的基本條件，為人類從事生產(chǎn)和生活提供物質(zhì)基礎(chǔ)；其次，環(huán)境對人類經(jīng)濟活動所產(chǎn)生的廢物進行消納、稀釋及轉(zhuǎn)化；第三，環(huán)境為人類的生產(chǎn)和生活提供精神享受。§1.3材料與生態(tài)環(huán)境環(huán)境是人類周圍一51生物多樣性日益減少；全球氣候持續(xù)變暖；森林面積銳減；大氣污染狀況持續(xù)惡化；水體污染日趨嚴重；固體廢棄物污染不斷增加；酸雨蔓延；海洋污染日益嚴重；臭氧層不斷破壞；土地荒漠化趨勢加劇。

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境

由于資源過度消耗、人口激增以及環(huán)境污染等影響，目前全球有十大環(huán)境污染問題，包括：§1.3材料與生態(tài)環(huán)境由于資源過度消耗52盡管發(fā)達國家的空氣污染、水污染等環(huán)境問題得到了一定程度的治理，但并沒有從根本上解決經(jīng)濟發(fā)展過程中產(chǎn)生的各種環(huán)境污染。我國作為發(fā)展中國家，人口總多，人均資源少，生態(tài)環(huán)境脆弱，發(fā)展水平低。因此，在創(chuàng)造經(jīng)濟增長奇跡的同時，努力改善生態(tài)環(huán)境狀況，尋求環(huán)境與社會、經(jīng)濟、人口相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展道路，具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境盡管發(fā)達國家的空氣污染、水污染等環(huán)境問題得到了一53廢物再利用世界上本沒有垃圾，它只是沒有被人們認識！垃圾只是堆錯地方的資源！

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境廢物再利用世界上本沒有垃圾，它只是沒有被人們認識！垃圾只是堆54●材料的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與生態(tài)環(huán)境材料1.材料的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略◆保證材料性能的同時，盡可能節(jié)約資源與減少環(huán)境污染，改變片面追求性能的舊觀點；◆重視對材料及其產(chǎn)品整個壽命周期對環(huán)境協(xié)調(diào)性的評價；◆不但講科學技術(shù)效益、經(jīng)濟效益，還要將社會效益，將材料科技與產(chǎn)業(yè)具體目標和各國、各地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的大目標結(jié)合起來。

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境●材料的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與生態(tài)環(huán)境材料1.材料的可持續(xù)發(fā)展552.

生態(tài)環(huán)境材料的研發(fā)20世紀90年代以來國際材料與工程的最新趨勢。

生態(tài)環(huán)境材料：同時具有優(yōu)良使用性能和最佳環(huán)境協(xié)調(diào)性能的材料。其特征：①資源、能源消耗少，生態(tài)和環(huán)境污染小；②再生利用率高或可降解化和可循環(huán)利用；③在制造、使用、廢棄直到再生利用的整個壽命周期中均與環(huán)境協(xié)調(diào)共存。

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境2.生態(tài)環(huán)境材料的研發(fā)20世紀90年代以來國際材料與工程56

途徑：

或開發(fā)新材料;或改進、改造傳統(tǒng)材料（達到節(jié)約資料并與環(huán)境協(xié)調(diào)）。

4倍因子理論：半份消耗，倍數(shù)產(chǎn)出→其結(jié)果4倍產(chǎn)出（同樣資源消耗水平）。

兩大主題：（2）LCA：LifeCycleAssessment即材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價。（1）生態(tài)環(huán)境材料設(shè)計、研究與開發(fā)；

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境途徑：或開發(fā)新材料;4倍因子理論：半份消耗，倍數(shù)產(chǎn)出→57●材料與循環(huán)經(jīng)濟近百年來的工業(yè)革命和科技進步促進了現(xiàn)代社會在經(jīng)濟、文化、軍事及社會生活各個方面的快速發(fā)展，極大地豐富了人類的物質(zhì)文化生活，使人類的生活呈現(xiàn)出絢麗燦爛、多姿多彩的局面。但與之相伴隨的卻是人類生存環(huán)境的快速惡化。那么，人類社會如何在持續(xù)發(fā)展的同時，最大限度地保護與之相適應(yīng)的生態(tài)環(huán)境呢？

自1972年以來，在聯(lián)合國教科文組織的協(xié)調(diào)下，各國政府相繼制定了環(huán)境保護措施和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，人類社會的發(fā)展進入了深刻認識生態(tài)環(huán)境問題，保持生態(tài)平衡，追求人與自然和諧發(fā)展的歷史新階段，循環(huán)經(jīng)濟的思想愈來愈受到人們的普遍重視。

§1.3材料與生態(tài)環(huán)境●材料與循環(huán)經(jīng)濟近百年來的工業(yè)革命和科技進步58循環(huán)經(jīng)濟也稱為資源閉環(huán)利用型經(jīng)濟，其內(nèi)涵是：只有在保持生產(chǎn)擴大和經(jīng)濟增長的同時，通過建立“資源-生產(chǎn)-產(chǎn)品