“没有金刚钻,别揽瓷器活”.这个谚语强调了工具的重要性.其实,这句话里还有另一层意思,那就是材料的重要性.
“新材料”的发现和使用伴随着人类的文明进程.陶器作为第一种人造材料结束了人类的石器时代,使人类从蒙昧时代进入野蛮时代.在这个“野蛮”时代,人类发明了青铜.青铜制造的农具促进了农业发展,而青铜制造的兵器把人类带进了冷兵器时代.铁器的发明又把人类文明向前推进.至今,钢铁产量仍是衡量一个国家工业化水平和国防实力的标志之一.
材料还深刻地影响着人类的生产生活方式.从无机材料到有机材料,人类文明又有一次大的飞跃.橡胶、塑料、纤维三大合成材料的不断创新与发展,使人类对皮革、木材、棉花和丝绸等自然材料的依赖性大大降低.在一些领域里,三大合成材料部分或大部分替代了金属、木材、石材等.铝及合金的使用,使航空航天业得到空前发展,反过来又带动了材料科学的发展.硅等半导体材料为信息化提供了有力支撑,人类传递、储存信息的方式日新月异.科学家利用超材料正将“隐身衣”变为现实.超材料产品还可以加速信息传输和降低能耗、大幅度提高太阳能的利用效率,等等.而纳米科技和纳米器件的发展,可能从根本上改变人类的社会生活和生产方式.
材料科学每前进一小步,人类文明就前进一大步.
在人类的历史长河中,新材料不断创造着人类新的生活.如果我们用新材料的涌现,以及从新材料及其技术对推动人类社会发展的作用来描述人类的历史,那么,自古至今,人类已经经历了它的旧石器时代、新石器时代、青铜时代、铁器时代、钢铁时代、高分子材料时代、复合材料时代等等,现代人类更是进人到了一个以高性能材料为代表的多种材料并存的时代.可以说,新材料的使用不仅仅使生产力获得极大的解放,从而极大地推动了人类社会的进步,而且在人类文明进程中具有里程碑的意义.
那么何为“新材料”?显然,它包含着这样两个层面的含义,一是对传统材料的再开发,使其在性能上获得重大突破的材料；二是采用新工艺和新技术合成,开发出具有各种新的和特殊功能的材料.由此可以看出,新材料与新工艺、新技术有着密切的关系.一方面,新工艺与新技术的使用不断地扩展了人类的技术手段,从而使人类更加充分地开发传统材料中的各种新的性能或功能,更重要的是,通过新的合成工艺与技术,使人类获得种类更多、性能更佳的材料,如纳米材料、多相材料.另一方面,诸多具有特殊性能材料的涌现,推动了高新技术的快速发展.这一点,在现代社会表现得尤为突出.可以说,新材料已经成为高新技术的基础与先导.
在现代社会,新材料以及新材料中的高新技术正在为人类展开一个新世界的画卷.人类使用各种材料创造新的生活,建构新的世界.新的材料也正在为人类文明握供新的行为理念,建立起人类扩展自身生存与发展空间的信心.它的现代发展使一种材料从单一功能向多种功能发展,而且,它使得人类超越自然界,实现了根据材料来设计产品,根据产品的需要,通过新的组成、结构和工艺设计来实现其所需功能的概念,也就是说,它的功能要求正在向着迎合人类在各个领域的需要而发展.由此,可以说,它己经成为人类从“自然王国”走向“自由王国”的动力源泉.
20世纪60年代以来,随着材料工程技术的迅猛发展,材料已经不仅在种类上得到拓展,而且在包括光、声、电、磁、力、超导、高塑,以及超强、超硬、耐高温等机能与性能上获得极大的扩展与深度发掘.此类新材料的出现,推动了高技术产品的智能化与微型化,从而极大地影响着人类的现代生活、社会结构与文化价值.
与材料及材料技术相比较,能源对于人类生活的影响具有某些共同的特点.自古以来,人类就生活在一个能源的世界里.大自然所捉供的诸如太阳、雷电、水与火等能源曾毫不吝惜地为人类创造了生存的环境,成为人类生存的前提条件.而钻木取火技术则表明了人类开始具有了掌握和控制能源的能力,从而也开启了人类文明的进程.人类传颂着关于火的美丽故事,它显示着人类掌握、控制和利用大自然的信心.
依靠着这种信心,人类开始走上征服自然和改造自然的征程.人类通过水利工程扩展水力资源的使用空间与能力,使其造福于人类；通过对各种石化燃料的开发与利用,开创人类新的生活,推进人类的生产能力和社会进步；通过对电能的开发与利用,推进了人类社会的现代化进程.20世纪60年代以来,随着人类对其生存环境的认识不断深入和能源开发技术的发展,人类更是将能源的开发利用的概念转向那些清洁燃料与可再生能源.开发利用清洁的和可再生的能源成为21世纪许多国家的能源战略.
与新材料的开发利用相同,新能源的开发利用与新工艺、新技术的发展水平同样具有相互不可或缺的关系.一方面,新工艺与新技术不断丰富和增强着人类开发利用新能源的技术手段与能力,它不仅为人类获得更加丰富的能源,而且为人类实现可持续发展的“"绿色”生活理念提供了可能的机会.另一方面,新能源的开发利用,无疑将为工业技术的可持续发展提供有力的支持,从而成为社会发展与人类文明的推动力量.
从某种意义上来说,人类正生活在一个材料与能源构建的世界里.新材料与新能源,以及新材料与新能源中的高新技术的发展,正在极大地丰富着人类的物质与精神生活.在这个世界中,新材料与新能源的价值体现,显然不仅仅是诸多新的产品的涌现,更重要的是,它们广泛渗透于人类的生活,影响着人类的生存质量；它们奠定了工业经济与技术的物质基础,成为一个国家经济实力的标志；它们影响着世界的政治格局,成为保障国家安全,减少社会风险的重要因素；它们推进人类对于自然的新认识,拓展人类的生存能力与发展空间,打造人类对于这个世界新的概念与价值观念.正是在这个意义上,我们可以说,材料与能源是人类文明的奠基石.
