【正文】 其主要材料依托是紫銅、黃銅、鋁、鎢等有色金屬以及高分子絕緣材料的迅猛發(fā)展。第三次技術(shù)革命始于20世紀(jì)中期，以原子能應(yīng)用為主要標(biāo)志。1942年12月，意大利物理學(xué)家費(fèi)米在美國(guó)建立了第一個(gè)核反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)了控制核裂變，使核能利用有了可能，實(shí)現(xiàn)了合成材料、半導(dǎo)體材料等大規(guī)模工業(yè)化、民用化，把工業(yè)文明推到頂點(diǎn)，開啟了通向信息社會(huì)文明的大門。其主要材料依托是鈦合金、先進(jìn)合金、高溫陶瓷、先進(jìn)復(fù)合材料等材料的迅猛發(fā)展。第四次技術(shù)革命始于20世紀(jì)70年代，它是以計(jì)算機(jī)，特別是微電子技術(shù)、生物工程技術(shù)和空間技術(shù)為主要標(biāo)志，新型材料、新能源、生物工程、航天工業(yè)、海洋開發(fā)等新興技術(shù)是主攻方向。其主要材料依托是以硅、砷化鎵為代表的半導(dǎo)體材料、先進(jìn)高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料、生物相容材料等的迅猛發(fā)展。在煉鋼時(shí)加進(jìn)金屬錳，就能煉出錳鋼。錳鋼最大的特點(diǎn)是強(qiáng)硬堅(jiān)韌，是工業(yè)建設(shè)的棟梁之材，是國(guó)防建設(shè)的“鐵甲衛(wèi)士”。錳鋼的問世，是一位年輕的冶金學(xué)家（英國(guó)的哈德菲爾德）藐視權(quán)威，以他那錳鋼般的意志頑強(qiáng)攻關(guān)的結(jié)果。權(quán)威們告誡人們，％，否則它就會(huì)越來(lái)越脆。在經(jīng)過了幾百次的失敗以后，他終于發(fā)現(xiàn)當(dāng)錳的含量達(dá)到13％時(shí)，錳鋼一改它昔日脆弱的形象，變得既有很好的硬度，又富有韌性了。不銹鋼，是以鐵為主體元素，加上一定比例的鉻、鎳、鉬、錳等金屬煉成的耐腐蝕合金材料。不銹鋼以其锃亮的外表、良好的機(jī)械性能和對(duì)酸性腐蝕物質(zhì)的強(qiáng)大抗御能力贏得了人們的歡迎，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中常用的金屬材料。冶金專家布里爾利在一次偶然發(fā)現(xiàn)，由電爐煉成的含鉻8％，％的合金鋼經(jīng)過熱處理后，具有極好的耐腐蝕性能，特別是不怕酸性物質(zhì)的腐蝕。布里爾利把它起名為“不銹鋼”。到1898年，美國(guó)工人技師泰勒創(chuàng)造了一個(gè)奇跡。他想研制一種耐高溫的高速刀具鋼。他分析了鎢錳鋼的成分，認(rèn)為鎢是好的，熔點(diǎn)高達(dá)3380℃，受熱肯定不會(huì)變軟，問題一定是出在熔點(diǎn)和硬度都不夠高的錳身上。泰勒思考了很久，決定采用鉻取代錳。泰勒趕緊安排試驗(yàn)冶煉含鉻鎢鋼。經(jīng)過一段時(shí)間的試驗(yàn)，合乎要求的含鉻鎢鋼煉出來(lái)了。新材料做的車刀的切削速度比過去提高了5倍!在這之后，泰勒又對(duì)鎢鉻鋼刀做了不少改進(jìn)，使它能在五六百攝氏度下也不變軟，切削速度達(dá)到每秒10米(600米／分鐘)，可與奧運(yùn)會(huì)100米跑的冠軍比一比速度。進(jìn)入20世紀(jì)以后，刀具材料又有了一次飛躍，那就是誕生了硬質(zhì)合金。1907年，德國(guó)冶金專家施特勒爾用碳化鎢的硬質(zhì)顆粒，加上鐵和鈷的粉末，先壓制成型，再以高溫?zé)Y(jié)，讓鐵和鈷熔化而成為粘結(jié)材料，使碳化鎢緊緊地“團(tuán)結(jié)”起來(lái)，制成了硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金一經(jīng)問世，便受到了熱烈歡迎。人們發(fā)現(xiàn)用它制作的刀具，在1000℃的高溫下也不會(huì)變軟，切削速度可達(dá)到每分鐘2000米以上，比普通碳素鋼刀高出100多倍。鋁是地殼中含量最多，分布最廣的金屬元素。我們腳下的粘土，就是鋁的藏身之處、所以人們稱鋁是“來(lái)自粘土的白銀”。在今天，鋁是產(chǎn)量?jī)H次于鐵的第二金屬。生活中隨處可見。但在100多年前，鋁比黃金還要貴幾倍，是王公貴族才能賞玩的珍寶。說(shuō)明：炭沒有從鋁手里奪取氧的能力，那就換一種思路，讓氯氣從氧那里把鋁奪過來(lái)。他向燒得發(fā)紅的礬土里通入氯氣，發(fā)現(xiàn)有一些液體流出來(lái)，得到了應(yīng)該是氯化鋁。他仔細(xì)地把這些液體收集好，再加熱并加入還原能力強(qiáng)大的鉀汞劑(合金)，讓它代替炭去把鋁還原出來(lái)。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果告訴他，有氯化鉀生成。鉀汞劑已經(jīng)變成了鋁汞劑，加熱以后汞蒸發(fā)掉了，可鋁也再一次變成了白色的礬土。由于鋁的需求量越來(lái)越大，原料礬土的供應(yīng)也變得緊張。自然界純礬土礦很有限，大部分的礦石含有一半的鐵硅和其它雜質(zhì)，不能直接用來(lái)煉鋁。有必要尋求一種廉價(jià)的方法將氧化鋁提取出來(lái)。奧地利化學(xué)家拜爾采用煅燒礦石，然后粉碎，再加入氫氧化鈉，使其與氧化鋁反應(yīng)，生成氫氧化鋁。然后分離出氫氧化鋁，最后加熱使氫氧化鋁分解，就可以得到純凈的礬土了。他們研究發(fā)現(xiàn)：，還有銅鋁合金、銅鋅合金、銅鎳臺(tái)金、鎳鋁合金等；，甚至是組成雖然相同，但熱處理方法不同的合金，被“喚醒記憶”恢復(fù)原有形狀的溫度就有所不風(fēng)，即使反復(fù)變形上百萬(wàn)次也不會(huì)斷裂。氫是一種高效的燃料，它的比熱是航空煤油的三倍，也就是說(shuō)1公斤的氫可以代替3公斤煤油，目前任何化學(xué)燃料都無(wú)法和它相比。更重要的是它是一種潔凈的、無(wú)污染的燃料。因?yàn)闅淙紵龝r(shí)與氧結(jié)合，剩下的只是水，避免了產(chǎn)生有害的廢棄物。通常，人們只是把易與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的合金才稱為“儲(chǔ)氫合金”。金屬為什么具有儲(chǔ)氫的本領(lǐng)呢? 因?yàn)闅涫且环N很活潑的元素，能與許多金屬起化學(xué)反應(yīng)。一個(gè)金屬原子能與兩個(gè)、三個(gè)或更多的氫原子結(jié)合，生成穩(wěn)定的金屬氫化物，同時(shí)放出熱量。當(dāng)稍微加熱，金屬氫化物吸收熱量后，就會(huì)分解出高純度的氫氣。研究表明，能滿足儲(chǔ)氫材料基本條件的合金，其成分中的主要元素有鎂、鈦、鈮、釩、鋯和稀土類金屬，添加元素有鉻、鐵、錳、鈷、鎳、銅等?，F(xiàn)在研究開發(fā)的合金，有鑭鎳、鈦鐵、鎂鎳、混合稀土、非晶態(tài)類儲(chǔ)氫合金。儲(chǔ)氫合金有很好的吸附性能，不需要高壓高溫就能貯存氫和釋放氫，并且兩者的數(shù)量很大，而且吸附性能也不會(huì)因反復(fù)貯藏、釋放而減弱，因而特別適用于貯藏和運(yùn)輸氫，其理論貯氫量可為同體積高壓貯氣瓶的1000—1300倍，而且不會(huì)形成氫氣壓力，使之成為可靠的貯氫手段。晶須是一種直徑為幾微米到幾十微米、長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)厘米的單晶體，可以在自然界生成，也可由人工制成。它強(qiáng)度極高，接近晶體的理論強(qiáng)度。因晶須十分細(xì)小，故一般不能獨(dú)立使用，但可編織成線材或與其他聚合物復(fù)合成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。經(jīng)現(xiàn)代的X射線衍射技術(shù)顯示，晶須內(nèi)部的原子完全按照同樣的方向和部位排列。這是一種沒有任何缺陷的理想晶體。而在一般金屬中，雖說(shuō)總體上原子是有規(guī)則排列的，但局部地方，一些原子的排列并不規(guī)則，因而，晶體構(gòu)造中產(chǎn)生了缺陷。設(shè)想：將硝化纖維薄膜夾在兩層玻璃中間，設(shè)法把它們粘成一體，就可以做成不傷人的安全玻璃。困難：硝化纖維“脾氣暴躁”，見火就燒．有時(shí)溫度一高還會(huì)自己燒起來(lái)。怎樣使它與玻璃緊密結(jié)合起來(lái)？ 方案：?——粘合牢度太低。，再趁軟把硝化纖維壓在一起?——實(shí)驗(yàn)不是著火就是爆炸，太危險(xiǎn)。所謂先進(jìn)陶瓷，是以高純、超細(xì)的人工合成的無(wú)機(jī)化合物為原料，采用精密控制的制備工藝燒結(jié)而成的，比傳統(tǒng)陶瓷性能更加優(yōu)異的新一代陶瓷。先進(jìn)陶瓷又稱為高性能陶瓷、精細(xì)陶瓷、新型陶瓷或高科技陶瓷。先進(jìn)陶瓷按化學(xué)成分可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。(1)陶瓷的耐熱性好，這可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)效率大大提高。例如，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)，目前作為其制造材料的鎳基耐熱合金，工作溫度在1000℃左右；若采用陶瓷材料，工作溫度可達(dá)1300℃，使發(fā)動(dòng)機(jī)．效率提高30％左右。(2)工作溫度高，可使燃料充分燃燒，尾氣中的污染成分大大減少。這不僅降低了能源消耗，而且減少了環(huán)境污染。(3)陶瓷的熱傳導(dǎo)性比金屬低，這使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量不易散發(fā)，可節(jié)省能源。(4)陶瓷具有較高的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，這可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。目前，這種陶瓷滾動(dòng)軸承已經(jīng)問世。陶瓷滾動(dòng)軸承具有下列優(yōu)點(diǎn)：(1)陶瓷的耐蝕性好，所以陶瓷滾動(dòng)軸承適合于在有腐蝕性介質(zhì)的惡劣環(huán)境中工作；(2)陶瓷滾動(dòng)體的密度比鋼低，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)外圈的離心作用力可降低40％，故使用壽命長(zhǎng)；(3)陶瓷的熱膨脹系數(shù)比鋼小，在軸承的間隙一定時(shí)，允許在溫差變化較大的環(huán)境中工作；(4)陶瓷的彈性模量比鋼高，具有較好的剛度，有利于提高工作速度，達(dá)到較高的精度。人造金剛石：金剛石是大家熟悉的高級(jí)裝飾品，又是已知材料中最硬的，由于天然金剛石礦床不多，故價(jià)格很貴。而商業(yè)上、工業(yè)上都有很大需求，于是人們希望能夠人工合成。金剛石和石墨都是有碳元素組成，但是兩者的性能卻千差萬(wàn)別，一個(gè)很硬，一個(gè)很軟。這為我們?nèi)斯ず铣商峁┝司€索。塑料、合成纖維和合成橡膠，是合成高分子化合物的三大家族。纖維和橡膠都有天然的存在，惟有塑料沒有天然的存在，是人類創(chuàng)造力的產(chǎn)物。雖說(shuō)塑料的誕生是受自然界的樹脂類物質(zhì)啟發(fā)而起步的，但在塑料的發(fā)展過程中，完全是人類以豐富的想象力和艱苦卓絕的努力，才創(chuàng)造出這一個(gè)嶄新的材料領(lǐng)域。聚乙烯是由乙烯單體聚合而成，為發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的一種熱塑性聚合物。聚乙烯質(zhì)感類似石蠟狀，無(wú)味無(wú)毒，有良好的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、加工性、電絕緣性，但耐熱性不高，只可在80℃下使用。由高壓法所得的聚乙烯，分子質(zhì)量較低，分子的支鏈較多，密度較小，所以又稱低密度聚乙烯(LDPE)，為半透明狀，質(zhì)地柔軟，耐沖擊，常用于制作薄膜、軟管、瓶類等包裝材料及電絕緣護(hù)套等。超高分子量聚乙烯(簡(jiǎn)稱UHMPE)的分子質(zhì)量達(dá)上百萬(wàn)，使結(jié)晶困難。與普通PE相比，耐磨性、抗沖擊性、自潤(rùn)滑性、生理相容性、耐蝕性更好，但其硬度、強(qiáng)度、耐熱性低些。可用于耐磨輸送管道、機(jī)床耐磨導(dǎo)軌、小齒輪、人工關(guān)節(jié)、防彈衣、滑雪板等。最輕且價(jià)低的塑料：聚丙烯(PP)聚丙烯是由丙烯單體聚合而成的熱塑性聚合物，常用的PP，耐蝕性、電絕緣性優(yōu)良，力學(xué)性能、耐熱性（可達(dá)150 ℃）在通用熱塑性塑料中最高，耐疲勞性好，是常見塑料中密度最低、價(jià)格最低的塑料，但低溫脆性大及耐老化性不好。其無(wú)味無(wú)毒，是可進(jìn)行高溫?zé)崴镜纳贁?shù)塑料品種之一。最鮮艷且成形性特好的塑料：聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯為苯乙烯單體聚合而成的典型線型無(wú)定形熱塑性塑料。PS極易染成鮮艷色彩，透明度僅次于有機(jī)玻璃，制品表面富有光澤；幾乎可用各種成形方法進(jìn)行成形加工，成形收縮特小，可成形性非常突出；電絕緣性（特別是高頻絕緣性）極好，剛性好、脆性大，為敲擊時(shí)惟一有清脆的類似金屬聲的塑料；其無(wú)味無(wú)毒，但抗沖擊強(qiáng)度低，易脆裂；不耐高溫（100 ℃以下使用），戶外長(zhǎng)期使用易變黃變脆。與“尼龍—66”相比，聚酯纖維的優(yōu)點(diǎn)：。它彈性足，尤其是彈性模量要比尼龍66高2～3倍，不容易產(chǎn)生折皺，經(jīng)熨燙后有“一朝定型，永不變形”的功效。聚酯纖維既不怕高溫又耐得低溫。將其在150℃的熱空氣中加熱1000小時(shí)，還能保持50％以上的強(qiáng)度，而尼龍66在此溫度下差不多已經(jīng)“毀尸滅跡”了。聚酯纖維的熔化溫度高達(dá)250℃、但在零下100℃的低溫環(huán)境中也不會(huì)降低性能。；它在干燥情況下強(qiáng)度與尼龍66不相上下、而且在潮濕條件下依然如故。尼龍66受潮后強(qiáng)度會(huì)下降10％～15％，聚酯的抗沖擊能力比尼龍要強(qiáng)整整4倍。3.“生命力”旺盛。把它放在玻璃瓶里曬上一年，強(qiáng)度并沒有太大的降低，而如果換成尼龍，同樣曬一年，強(qiáng)度會(huì)有大幅度的下降。、汽油等有機(jī)溶劑，不怕含氯的氧化劑，不怕稀酸、稀堿溶液的腐蝕作用。橡膠、人稱“彈性之王”，最大的特點(diǎn)是富有彈性，可以在外力作用下伸長(zhǎng)七八倍。但外力一消失，又迅速恢復(fù)其原來(lái)的長(zhǎng)度。除了彈性好以外，橡膠還有防水、絕緣、氣密、抗震、耐磨等一系列優(yōu)良性能。橡膠是當(dāng)今社會(huì)不可缺少的重要戰(zhàn)略物資，是現(xiàn)代人生活中非常熟悉的材料之一。橡膠家族分為天然的和人工合成的兩大分支。無(wú)論是天然橡膠，還是合成橡膠，都是化學(xué)家們付出了大量辛勤的勞動(dòng)后，才得以進(jìn)入人類生活的。人造“大然橡膠”與真正天然的橡膠相比，可