人類文明進(jìn)步與材料革新

人類文明進(jìn)步與材料革新核工程與核技術(shù)32班潘志吉學(xué)號(hào)2130302046摘要：材料文明是人類物質(zhì)文明的重要組成部分，而物質(zhì)文明是人類文明的基礎(chǔ)，每一次材料領(lǐng)域的革新都會(huì)引發(fā)人類文明的巨大進(jìn)步，反過(guò)來(lái)，人類文明進(jìn)步不斷積累又促進(jìn)了材料領(lǐng)域的新一輪革新。通過(guò)分析材料革新在人類社會(huì)發(fā)展的各個(gè)歷史階段所起的作用，揭示了材料在人類文明發(fā)展中的重大意義，從而引起人們對(duì)材料領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)注，以及為未來(lái)材料革新提供借鑒。關(guān)鍵詞：材料時(shí)代；革新；人類文明；新材料引言材料是人類賴以生產(chǎn)和生活的堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。實(shí)際上，人類從誕生的那一天起，就沒(méi)有離開(kāi)對(duì)材料的使用相依賴。因此.人們也習(xí)慣于以材料作為劃分時(shí)代的標(biāo)志虹從人類誕生至今，材料革新領(lǐng)域經(jīng)歷了六個(gè)時(shí)代，即石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、鋼鐵/水泥時(shí)代、硅材料時(shí)代、新材料時(shí)代。根據(jù)具體實(shí)例，對(duì)人類材料發(fā)展史與人類文明進(jìn)程之間關(guān)系的研究，可以使我們把握人類文明發(fā)展規(guī)律，在今天這個(gè)科技日新月異，新材料層出不窮的時(shí)代尋找人類文明進(jìn)步的方向。材料時(shí)代的劃分時(shí)間及各個(gè)時(shí)代對(duì)應(yīng)的人類文明進(jìn)程如表1.表1開(kāi)始時(shí)間材料時(shí)代人類文明進(jìn)程公元前10萬(wàn)年石器時(shí)代文明起源公元前3000年青銅器時(shí)代奴隸制國(guó)家時(shí)期公元前1000年鐵器時(shí)代封建社會(huì)時(shí)期公元1800年鋼和水泥時(shí)代第二次工業(yè)革命公元1950年硅材料時(shí)代第三次工業(yè)革命公元1990年新材料時(shí)代全球化一、材料時(shí)代及其劃分石器時(shí)代的人類從食物采集者成為食物生產(chǎn)者，石器時(shí)代按時(shí)間推進(jìn)，分為舊石器時(shí)代和新石器時(shí)代［2。舊石器時(shí)代以打制石器的使用為標(biāo)志，而新石器時(shí)代以更為精致的磨制石器的使用為顯著特征。在新石器時(shí)代，人類逐漸掌握了對(duì)火的使用，這就為青銅器的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。青銅是一種和其他元素的合金，常見(jiàn)的有銅和錫、鉛的合金，因顏色呈青灰色，所以稱為青銅⑶。青銅因其具有低熔點(diǎn)、高硬度的特點(diǎn)在早期人類社會(huì)得以被制造和使用，青銅器廣泛使用的時(shí)代被稱為青銅器時(shí)代。中國(guó)的商朝是青銅文明的鼎盛時(shí)期，這一時(shí)期最具代表性的作品是司母戊鼎。青銅器相比于它之后出現(xiàn)的鐵器，盡管具有易冶煉的特點(diǎn)，但更具有很多不足，一是硬度、強(qiáng)度不夠高；二是密度大，制作的工具較為笨重。此外，鐵使更大面積的農(nóng)田耕作，開(kāi)墾廣闊的森林地區(qū)成為可能；它給手工業(yè)工人提供了一種其堅(jiān)固和銳利非石頭或當(dāng)時(shí)所知道的其他金屬所能抵擋的工具⑷。冶煉技術(shù)的不斷改進(jìn)使鐵的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能，于是人類社會(huì)進(jìn)入了鐵器時(shí)代。近代科學(xué)領(lǐng)域的繁榮掀起了新一輪材料“革命”，工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)高強(qiáng)度材料的需求日益迫切，含碳量合適、性能優(yōu)于鐵的鋼應(yīng)運(yùn)而生，與此同時(shí)，人造水泥被發(fā)明并廣泛使用。二者的完美結(jié)合構(gòu)成了現(xiàn)代建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化的標(biāo)志。硅將人們帶入了一個(gè)全新的世界，它是半導(dǎo)體的主要成分。硅的使用，使計(jì)算機(jī)的體積大大縮小，而性能大大提高，從而計(jì)算機(jī)得到普及，人類進(jìn)入了信息時(shí)代。自上世紀(jì)90年代，人類進(jìn)入了所謂新材料時(shí)代。新材料是新近發(fā)展或正在發(fā)展的具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和有特殊性質(zhì)的功能材料丘。按照應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)分，一般把新材料歸為以下13類：信息材料、能源材料、生物材料、汽車(chē)材料、納米材料、超導(dǎo)材料、稀土材料、新型鋼鐵材料、新型有色金屬合金材料、新型建筑材料、新型化工材料、生態(tài)環(huán)境材料、軍工材料⑹。二、材料時(shí)代與文明進(jìn)程石器時(shí)代是人類文明的開(kāi)端，它開(kāi)啟了人類制造工具、使用工具的歷史進(jìn)程，工具的使用使人類在原始社會(huì)惡劣的生存環(huán)境中延續(xù)和進(jìn)化。石器時(shí)代過(guò)渡到青銅時(shí)代的同時(shí)，人類早期社會(huì)組織形式基本形成，精神文明開(kāi)始萌發(fā)，以中國(guó)為例，夏商西周是青銅文明最輝煌的時(shí)期，夏是中國(guó)第一個(gè)國(guó)家政權(quán)，商朝時(shí)較為成熟的象形文字一甲骨文出現(xiàn)，西周的禮樂(lè)文化推動(dòng)華夏文明更上一個(gè)臺(tái)階。中國(guó)的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期鐵器漸漸普及，社會(huì)生產(chǎn)力大大提高，分裂的局面促進(jìn)了文明的碰撞融合，思想空前自由，社會(huì)上出現(xiàn)了百家爭(zhēng)鳴的景象，知識(shí)分子階層的活躍在這一時(shí)期創(chuàng)造了繁榮的中國(guó)早期文明。伴隨著西方工業(yè)化的來(lái)臨，用鑄鐵制作的蒸汽機(jī)，促進(jìn)了煉鋼業(yè)的現(xiàn)代化。從此，大量的廉價(jià)鋼鐵出現(xiàn)了.更加帶動(dòng)了各種生產(chǎn)，促進(jìn)了機(jī)械制造、鐵路交通、航海等事業(yè)的發(fā)展，使人類步入鋼鐵時(shí)代口。鋼鐵水泥的使用為人類的現(xiàn)代化建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提高了生產(chǎn)效率，進(jìn)一步深化了工業(yè)革命。半導(dǎo)體的材料問(wèn)世，使我們進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代。從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，人們的生產(chǎn)、生活與電子產(chǎn)品的關(guān)系日益密切，人類勞動(dòng)的方式由于計(jì)算機(jī)的使用而得到革新，信息交流空前便捷，出現(xiàn)了所謂“地球村”的說(shuō)法，開(kāi)啟了第三次工業(yè)革命。歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，信息革命日趨成熟，科技得到長(zhǎng)足發(fā)展，人們對(duì)具有特殊性質(zhì)的新材料的需求不斷提升，因此可以說(shuō)我們進(jìn)入了新材料時(shí)代。三、新材料時(shí)代的展望新材料涉及到信息、能源、交通、軍事等多個(gè)領(lǐng)域，因而發(fā)展?jié)摿薮笄覍?duì)我們生活的方方面面都有影響。但是每個(gè)時(shí)代都有其自身特征，只有順應(yīng)時(shí)代才能良好發(fā)展。其一，新材料的發(fā)展離不開(kāi)創(chuàng)新，通過(guò)技術(shù)上的創(chuàng)新不斷革新材料性能以滿足人們的需要。其二，新材料的使用應(yīng)減少資源消耗，以人類目前的發(fā)展水平，許多不可再生資源幾十年后瀕臨枯竭，故資源節(jié)約型的新材料更具發(fā)展?jié)摿?。其三，工業(yè)化的發(fā)展已使環(huán)境污染嚴(yán)重，目前人類的生存發(fā)展已經(jīng)受到環(huán)境污染的阻礙，新材料的發(fā)展必須考慮對(duì)環(huán)境的影響，環(huán)境友好型的新材料才能大規(guī)模生產(chǎn)使用。在全球化的時(shí)代，任何產(chǎn)業(yè)都不是獨(dú)立發(fā)展的，某一領(lǐng)域的一個(gè)變革就會(huì)產(chǎn)生牽一發(fā)而動(dòng)全身的后果，新材料的生產(chǎn)、使用、革新都要聯(lián)系能源、環(huán)境進(jìn)行通盤(pán)考慮?；仡櫲祟悮v史上的每一次材料革新，我們可以從中看出，每個(gè)時(shí)代都有其鮮明的時(shí)代特征，每一次革新人類的文明必然跨越一大步，新材料的革新必將為人類文明注入新的活力。參考文獻(xiàn)文明大廈的基石:材料科學(xué)與社會(huì)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1999淺析材料發(fā)展與人類文明，童念慈[J].企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2013（3）項(xiàng)隆元，中國(guó)物質(zhì)文明史[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2008馬