【正文】 位，即使在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中也不例外。隨著航天航空和其它尖端技術(shù)的飛躍的發(fā)展，在改善和提升傳統(tǒng)材料品質(zhì)的同時(shí)，金屬功能材料、非平衡態(tài)金屬，特別是高比強(qiáng)、高模量、耐高溫、抗氧化，抗腐蝕、耐磨損合金和金屬基復(fù)合材料會有快速的發(fā)展，如金屬超導(dǎo)材料、鈦及其合金、鋁基增強(qiáng)復(fù)合材料，金屬間化合物、形狀記憶合金和納米晶塊體材料等。２．先進(jìn)陶瓷材料：陶瓷是人類最早使用的人造材料，質(zhì)地堅(jiān)硬、耐磨損、抗腐蝕、膨脹系數(shù)低，可經(jīng)受1400—1600℃的高溫，比金屬間化合物有更高的比強(qiáng)度和比剛度，是很好的高溫結(jié)構(gòu)材料；部分陶瓷還具有壓電、鐵電，半導(dǎo)體、濕敏和氣敏等特殊功能，廣泛用于電子、計(jì)算機(jī)、激光、核反應(yīng)、宇航等現(xiàn)代尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。近20年來，通過多種增韌手段和原始粉末超細(xì)化、納米化技術(shù)，在消除陶瓷本征脆性的研究方面取得了重大突破；傳統(tǒng)的落后制備成型工藝已逐漸被先進(jìn)的注射成型技術(shù)、高溫?zé)岬褥o壓和微波燒結(jié)等技術(shù)所替代；在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、表面特征、相平衡、燒結(jié)機(jī)理等基礎(chǔ)研究方面也取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展。主要趨勢是根據(jù)使用性能要求對陶瓷結(jié)構(gòu)作一定程度的剪裁和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)陶瓷結(jié)構(gòu)納米化和組分的復(fù)相結(jié)構(gòu)，包括纖維或晶須增韌和有機(jī)、無機(jī)復(fù)合等。３．高分子材料：高分子材料是指分子量從幾百到幾萬，由可加聚或縮聚鏈條狀官能團(tuán)構(gòu)成的有機(jī)化合物。上世紀(jì)90年代，世界的高分子材料年產(chǎn)量超過1億噸，其中塑料8000一9000萬噸，合成橡膠700—800萬噸，合成纖維1000萬噸；，是發(fā)展最為迅速的材料之一。這些材料品種繁多，并且正以每年10％的速率遞增。高分子材料80％以上作為包裝、建筑、交通運(yùn)輸和紡織行業(yè)的結(jié)構(gòu)材料和原料。功能高分子材料所占比例相對較低，主要有離子交換樹脂、催化劑、固化酶，用于印刷、電子工業(yè)、集成電路、微細(xì)加工的感光樹脂，用于薄膜電磁、靜電復(fù)印及全息記錄的電功能離子材料和生物功能材料等。高分子合成理論與技術(shù)對于高分子材料的制取、改性、設(shè)計(jì)越來越重要，對發(fā)展高分子新材料有著不可忽視的開拓作用。接枝共聚、共混、縮合聚合、開環(huán)聚合和縮合，是合成高分子材料的主要手段。發(fā)展先進(jìn)的樹脂基、有機(jī)、無機(jī)和異質(zhì)材料連接技術(shù)，研究高分子材料的老化、降鰓機(jī)制和控制技術(shù)，制備綜合性能更好的新材料，是高分子材料發(fā)展的主要趨勢。４．光電信息功能材料：信息材料是指與信息獲取、傳輸、存儲、顯示及處理有關(guān)的材料。目前光和電是信息的主要傳遞媒介，又稱光電信息材料。這類材料有半導(dǎo)體材料，各種記錄材料，信息傳輸、顯示、激光、非線性光學(xué)、傳感和壓電、鐵電材料，幾乎包括了現(xiàn)代所有的先進(jìn)功能材料。其中集成電路是信息技術(shù)的基礎(chǔ)，從材料角度看，集成電路的主要材料仍然是單晶硅。上一世紀(jì)80年代出現(xiàn)的光導(dǎo)通訊系統(tǒng)的相對信息容量比同軸電纜、微波系統(tǒng)和衛(wèi)星通訊都有數(shù)量級的提高，不但節(jié)省材料，而且保密性強(qiáng)、抗干擾、損耗小，主要材料是高純石英；～／公里的多組分玻璃信息功能材料，高品質(zhì)傳感器與敏感材料，激光材料、顯示材料，它們均系一批金屬氧化物陶瓷。信息技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最為迅速的高技術(shù)領(lǐng)域，它打破了地域和種族的界限，使人類能夠快速地分享共同的知識財(cái)富，極大地促進(jìn)了社會迸步。５．能源材料：能源是人類賴以生存和發(fā)展的重要條件。20世紀(jì)以來科學(xué)與工業(yè)的發(fā)展使能源消耗量大幅度上升，全球年耗量超過10185。178。 瓦。能源種類繁多，屬于一次能源有核能、太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能及海洋能等。就大規(guī)模應(yīng)用而言，一次能源利用還需要克服許多科學(xué)和技術(shù)難關(guān)，其中材料就是一個(gè)帶共性的關(guān)鍵問題。太陽能是一種取之不盡最為潔凈的天然能源，每年到達(dá)地球的太陽能達(dá)60億億度，比全球年耗能的總量還大一萬倍。原理上所有的光電轉(zhuǎn)換材料均可作為太陽能材料，但考慮到效率、價(jià)格比和使用壽命，GaAs之類的材料近期內(nèi)發(fā)展前途不大，多晶硅效率雖低，但廉價(jià)、性能穩(wěn)定，仍有發(fā)展前途。除了光、電轉(zhuǎn)換之外，目前人們還在尋找其它太陽能轉(zhuǎn)換機(jī)制。氫燃料電池的核心是儲氫材料。這類材料包括鈦、鎳為基的含鐵、銅、錳材料。這些過渡族金屬、合金、金屬間化合物，由于特殊的晶體結(jié)構(gòu)，氫原子比較容易透入金屬晶格的四面體或八面體間隙位中形成金屬氫化物，儲氫體積可比其體積大1000～1300倍。此外，正在開發(fā)中的核聚變能和磁流體發(fā)電機(jī)，可望在2l世紀(jì)投入實(shí)際應(yīng)用。它們需要能在更高的溫度、磁場和耐蝕條件下長期工作。６．生物醫(yī)學(xué)材料：生物醫(yī)學(xué)材料是一類合成物質(zhì)，或天然物質(zhì)與合成物的組合體。它能作為一個(gè)系統(tǒng)的整體或部分，在一定時(shí)限內(nèi)，治療、增進(jìn)或替代機(jī)體的組織、器官或功能的材料。生物醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展趨勢是利用生物學(xué)原理，設(shè)計(jì)、制造真正仿生物的材料，并且注重可降解吸收、最終形成與生物體完全相容的材料；在加工技術(shù)方面發(fā)展在微米或納米級尺寸上進(jìn)行三維組織結(jié)構(gòu)控制、設(shè)計(jì)與制造仿生材料。７．納米材料：納米材料是由數(shù)百或幾千個(gè)原子組成的超細(xì)微?；蛴蛇@些微粒組成的納米晶塊體材料的總稱。納米微粒是保留材料特性的最小單元，它既不同于常規(guī)材料，也不同于單個(gè)的原子和分子，具有許多與相同組分一般材料完全不同的奇異特性，研究表明，上述奇異特性與納米材料特殊的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)和原子排序密切相關(guān)。這些特殊的物理效應(yīng)和功能，為新材料的發(fā)展開辟了一條嶄新的研究領(lǐng)域。很有可能使21世紀(jì)的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的在飛躍，極大地改變?nèi)祟惖纳尜|(zhì)量。８．超導(dǎo)材料：超導(dǎo)材料是20世紀(jì)人類最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。超導(dǎo)體具有零電阻和完全抗磁性的特點(diǎn)，對電流傳輸無能量損耗，是一種理想的導(dǎo)體材料。超導(dǎo)材料有低溫超導(dǎo)和高溫超導(dǎo)材料之分。低溫超導(dǎo)材料要在液氦溫度(4．2K)才能顯示超導(dǎo)性，目前已發(fā)現(xiàn)有近70種單質(zhì)元素和5千多種合金、化合物具有超導(dǎo)性，其中NbTi合金和Nb3Sn化合物的超導(dǎo)性能最好，已經(jīng)用于大型工程項(xiàng)目。高溫超導(dǎo)材料是1986年才發(fā)現(xiàn)的一種新型超導(dǎo)體，在液氮溫度(77K)就顯現(xiàn)超導(dǎo)特性。液氮比液氦資源豐富，容易制取，因此高溫超導(dǎo)材料比低溫超導(dǎo)材料更易被工程使用接受，倍受各國企業(yè)界和政府部門的高度重視。高溫超導(dǎo)材料多數(shù)是含銅的氧化物陶瓷。在已發(fā)現(xiàn)的數(shù)十種高溫超導(dǎo)材料中，YBa2cu3西和Bi2％ca2cu308具有最好的綜合超導(dǎo)性能，已經(jīng)在工程項(xiàng)目中開始試用。我國超導(dǎo)材料研究在加工合成和組織控制方面處于國際先進(jìn)行列。在Bi系長帶研究和Y系塊材制備技術(shù)上占有一定優(yōu)勢。繼續(xù)尋找更高轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)材料，加強(qiáng)對氧化物高溫超導(dǎo)體的組織結(jié)構(gòu)控制和成型方法研究，提高現(xiàn)有材料在磁場中的工程臨界電流密度，擴(kuò)大和開拓應(yīng)用領(lǐng)域，加強(qiáng)功能元器件制備工藝研究，是當(dāng)前超導(dǎo)材料研究的主要任務(wù)。三、材料設(shè)計(jì)、合成與加工成形技術(shù)材料設(shè)計(jì)的設(shè)想始于20世紀(jì)50年代，其目的是淘汰傳統(tǒng)的“炒菜”法，按指定性能“定做”新材料，按生產(chǎn)要求“設(shè)計(jì)”最佳的制備和加工方法。物理學(xué)和化學(xué)的發(fā)展，特別是凝聚態(tài)理論、量子化學(xué)和化學(xué)成鍵理論的發(fā)展，使人們對材料的結(jié)構(gòu)與性能，制備與加工之間的變化規(guī)律有了較深的認(rèn)識，為材料設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)：計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，尤其是人工智能、模式識別、知識庫和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，使物理、化學(xué)理論和大批雜亂的實(shí)驗(yàn)資料溝通起來，使人們可以用歸納、演繹相結(jié)合的方式對新材料研究做出決策并提供行之有效的技術(shù)和方法，很多過去不能制備的人造材料，如超晶格、納米晶固體、亞穩(wěn)相準(zhǔn)晶、復(fù)合材料和一大批人工裁剪、縮合或聚合而成的高分子材料都是預(yù)先設(shè)計(jì)并制造出來的?，F(xiàn)代意義上的材料的合成與加工，指的是按設(shè)計(jì)要求建立原子、分子和分子團(tuán)的新排列，在所有尺度上，包括從原子尺度到宏觀尺度對結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，高效、經(jīng)濟(jì)地制造材料和零件的過程。材料設(shè)計(jì)、合成和加工是制造和生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本產(chǎn)品的關(guān)鍵，是融合人類物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識、技術(shù)進(jìn)步與工程基礎(chǔ)科學(xué)的一個(gè)很大交叉領(lǐng)域。長期以來，不僅在中國，甚至包括美國等許多先進(jìn)國家都把材料合成與加工看成是服務(wù)性的，缺乏應(yīng)有的支持與關(guān)注，削弱了它與材料工程其它要素之間的聯(lián)系，在基礎(chǔ)研究機(jī)構(gòu)和教育部門尤其如此，致使這一領(lǐng)域缺乏合格的科學(xué)家和工程師，出現(xiàn)了合成加工落后于基礎(chǔ)研究的局面，這種狀況應(yīng)該得到盡快的改變和糾正。四、結(jié)束語在上一世紀(jì)里，世界的變化比過去任何時(shí)候都要大，其原因在于技術(shù)直接緊隨基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步而發(fā)展，這為材料科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。在結(jié)構(gòu)材料方面，除了繼續(xù)對傳統(tǒng)材料進(jìn)行改造升級之外，應(yīng)該特別重視發(fā)展耐高溫、抗腐蝕、高比強(qiáng)、高韌、高剛度新材料及復(fù)合材料：對于功能材料，應(yīng)特別重視多功能，高集成度、高效率的信息功能材料；大力加強(qiáng)能源材料、超導(dǎo)材料和生物醫(yī)用材料的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，擴(kuò)大它們的應(yīng)用領(lǐng)域；加強(qiáng)材料的設(shè)計(jì)、合成與加工的基礎(chǔ)研究和技術(shù)、裝備研究，把21世紀(jì)的材料科學(xué)與工程推進(jìn)到一個(gè)新的水平。參考文獻(xiàn)：[1][J].科技信息,2000(5):10—13.[2]． [3]張鈞林,材料科學(xué)與工程的學(xué)科發(fā)展、現(xiàn)狀及人才培養(yǎng)[J].甘肅科技,2008,24(15).[4][J].世界科學(xué),2004(12).[5][J].煤炭技術(shù),2009(8).[6](一)、(二)、(三)、(四)[J].金屬世界,2002(3)． [7]孫亞麗,[J].中國建材科技,2005,14(2).李世普,Li [J].黃石理工學(xué)院學(xué)報(bào),2006,22(3).[9]才磊,CAI [J].中國科技術(shù)語,2010,12(4).