材料科学与工程概论
首先，先谈谈材料的地位、作用与发展。
材料是人类文明的里程碑，是人类赖以生存和得以发展的物质基础。
正式材料的使用、发现和发明，才是人类在与自然界的斗争中，走出混沌蒙昧的时代，发展到科学技术高速发达的今天。
因此，在材料学家看来，人类的文明就是材料的发展史，并往往以不同特征的材料划分人类不同的历史时期，诸如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料和硅材料时代……
炼铁技术和制造技术的发展，开创了人类文明的新时代。
以蒸汽机发明为起点，近200年来，人类经历了四次技术革命：
第一次技术革命发端于18世纪后期，以蒸汽机的发明及广泛应用为主要目标，实现了高炉、转炉、平炉制造优质钢材的工业化。
由此引发的纺织工业、冶金工业、机械工业、造船工业等的工业大革命，这是这次技术革命的产物，是人类从手工工艺时期跃进到机器工业时代，开创了工业社会的文明。
第二次技术革命始于19世纪末，以电的发明和防范应用为标志，由于远距离送电材料以及通信、照明用的各种材料的工业化，实现了电气化。
第三次技术革命始于20世纪中期，以原子能应用为主要标志。
1942年12月，意大利物理学家费米在美国建立了第一个核反应堆，实现了控制核裂变，使核能利用有了可能，实现了合成材料、半导体材料等大规模工业化、民用化，把工业文明推到顶点，开启通向信息社会文明的大门。
20世纪70年代开始，人类进入了一个新的阶段————第四次技术革命，它是以计算机，特别是微电子技术、生物工程技术和空间技术为主要标志，新型材料、新能源、生物工程、航天工业、海洋开发等新型技术是主攻方向。
这是人类历史上规模最大和最深刻的一次革命，特对国际关系已经并将继续产生极其深远的影响。
在相当一段时间里，金属有过辉煌的地位，直到20世纪50年代，以钢铁为代表的金属材料仍居统治地位。
随着无机非金属材料（尤其是特种陶瓷和硅材料）、高分子材料及先进复合材料的出现和发展，钢铁老大的地位受到了挑战。
高分子材料在今天发挥的作用越来越大，从1909年第一个人工合成的酚醛塑料算起，至今还不足100年。
然而，90年代初塑料产量已逾1亿吨，按体积计，已超过钢铁产量。
因此，人们往往将这段时期称为高分子材料时代。
从年增长率来看，塑料也远远大于钢铁，例如，20世纪40年代到80年代四十年之间，平均年增长率塑料为13.6%，钢为5.7%，木材为1.6%，水泥为6.4%，塑料的年增长率分别为钢、木材和水泥的2.4倍、8.5倍和2.1倍。
因此，现在已经以塑钢比替代以往用钢产量衡量一个国家综合实力的统计方法。
值得一提的是：得益于晶体硅制造技术的进步，计算机极大普及，因特网走进千家万户人类社会发生了深刻的变化。
因此，这段时期亦称为硅材料材料时代。
汽车工业是一个国家的支柱产业。
就材料而言，汽车工业涉及11大类材料：钢板、特种钢、结构用材料和复合材料、非结构用材料和复合材料、橡胶、涂料、有色金属合件、铸件、陶瓷和玻璃、工具和模具、金属基复合材料，仅美国每年消耗的材料就在6000万吨上下，真可谓“牵一发动全身”。
从汽车本身而言，节能、安全、轻质、高速、舒适、美观是其追求的目标。
汽车塑料件在20世纪60年代已开始实用化，首先采用的是以安全为目的的内饰件（通用塑料为主）；
70年代后期发展到以安全、节能为目的的外装件（以工程塑料和复合材料为主）；80年代以后向节能、安全为目的的功能件发展（以工程塑料合金，尤其是高性能塑料和复合材料为主）。
塑料件在轿车上的用量已接近120kg。
材料在人类发展中有不可替代的作用和地位。
人们往往用材料的发展和用用水平，来衡量一个国家国力的强弱、科学技术的进步程度和人们生活水准的高低。
材料，过去是、今天是，将来也必然是一切科学技术、尤其是高新技术发展的先导和柱石。
随着科学技术的发展，对材料的需求也不断发生变化，新的材料不断出现，新的构成发生极大的变化。
◆其次，讲讲材料的定义和分类
材料可以这样来表述：材料是由一种化学物质为主要成分、并添加一定的助剂作为次要成分所组成的，可以在一定温度和一定压力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形状（在某些特定的场合，也包括通过溶液、乳液、溶胶—凝胶等形成的成型），冷却后在室温下能保持既定形状，并可在一定条件下使用的制品，其生产过程必须实现最高的生产率、最低的原材料成本和能耗，最少的产生废物和环境污染物，并且其废物可以回收、再利用。
材料的分类方法很多通常是按照组成、结构特点进行分类：金属材料、无极非金属材料、有机高分子材料和复合材料，每一类又可分为若干大类。
也可将材料分为传统材料和新型材料。
其实两者并无区别，它们是相互依存、相互促进、相互转化、互相替代的关系。
如意性能进行分类，则主要利用材料的力学性能的称结构材料；而主要利用材料的物理和化学性能的则称功能材料。
也可以按用途进行划分，如航天材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包装材料、电工电气材料、机械材料、农用材料、日用品及办公用品材料等。
◆接下来是材料的要素：
据统计，人类已经发现的材料达800余万种，每年还以25万种的速度增长，具有实际工业价值的也有8万余种。
材料的种类繁多，性能千差万别，应用领域十分广泛。
在相当长的一段时间内，材料科学与工程的研究主要集中在结构与性能的关系上，关注的是使用过程中的固有性能（即宏观性能），如物理性能、力学性能、热性能、光学性能、电性能、透气性能、耐化学药品性能、耐侯性能、长期使用性能、燃烧性能等。
然而，随着科学技术的发展和对材料科学与工程关键问题认识的日益深化，材料研究已深入到分子、原子、电子的微观尺度研究化学结构与分子结构，如何外电子层排列方式、原子间的结合力、化学组成与结构、立体规整性、支链、侧基、交联程度、晶体结构、链形态等。
人们发现，每当一种材料被创造、发现和生产出来时，该材料所表现出来的性质和现象是人们关心的中心问题，而材料的性质和现象取决于成分和各种层次上的结构，材料的结构又是合成和加工的结果，最终得到的材料制品必须能够、并且以经济和社会可以接受的方式完成某一指定的任务。
因此，无论哪种材料都包括了四个要素，即：性质和现象赋予了材料的价值和应用性；
使用性能是材料在使用条件下应用性能的度量；
结构和成分包括了决定材料性质和使用性能的原子类型和排列方式；
合成和加工实现了特定原子排列。
最后，谈谈材料科学与工程的发展趋势
21世纪，以微型计算机、多媒体和网络技术为代表的通信产业，以基因工程、克隆技术为代表的生物技术，以核能、风能、太阳能、潮汐能等为代表的新能源技术，以探索太空为代表的宇航技术以及为人类持续发展所需的环境工程等等，都对材料开发提出了更新的要求，复合化、功能化、智能化、低维化将成为材料开发的目标。
我们必须：
从四大要素出发，深入原子、电子尺度，研究材料结构和性质的关系，实现定量化；逐个原子逐个原子按使用性能对材料进行组装和裁剪，得到一系列具有理想性质的或新的、甚至出乎预料现象的新颖材料或功能材料。
从设计、材料和工艺一体出发，开发材料的先进制造技术，实现材料的高性能化和复合化，达到材料生产的低资源、低成本、高质量、高效率。
钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等原材料多数来自采掘工业，为矿物资源，形成于亿万年之前，是不可再生资源。
因此，在材料生产中必须节省资源、节约能源、回收再生。
总之，学习材料科学对党对社会对国家有着相当重要的意义，因此，我们应切实做好材料科学的学习与研究工作，为实现中华名族的伟大复兴而不懈奋斗！
12级材料一班
高源。
