材料与人类文明以及材料工程关系
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对材料的认识材料是人类文明的重要组成部分。
材料的作用在于,它们为人类提供了建造、制造、生产和发现的基础。
材料可以是任何物质,包括金属、塑料、纸张、玻璃、石头、水等。
不同的材料有不同的属性和应用,这使得它们能够被用于制造不同种类的产品。
材料科学研究的主要目的是了解材料的结构、特性和应用。
材料科学已经涵盖了许多学科,包括物理学、化学、工程学和生物学等。
材料的种类很多,每种材料都有特定的特性和应用。
例如,金属是一种普遍使用的材料,因为它们可以由电子互相共享形成结构,使金属变得坚韧、导电和导热。
金属可以用于制造机器、汽车、建筑物和电子设备等。
塑料是另一种常用材料,可以通过化学反应制成。
传统塑料的主要成分是石油,但如今也有许多可持续的塑料,例如植物基塑料和生物塑料。
塑料可以用于制造食品包装、药品容器、玩具、家电和建筑材料等。
除了传统的材料外,还有新兴材料正在崛起,例如纳米材料、智能材料和生物材料。
纳米材料是由纳米颗粒组成的材料。
由于它们的纳米尺寸,这些颗粒具有独特的特性和能力,例如超强强度和高表面积。
智能材料是一种可以响应环境的材料。
它可以根据环境的变化自主地改变自身的形态、结构、性质和功能,可广泛应用于医疗、交通、航空航天和机器人等领域。
生物材料是从生物体内提取的天然材料,例如骨骼、肌肉和软骨等。
生物材料具有良好的兼容性和生物学相容性,可广泛应用于医疗领域。
材料科学的进步使得材料的应用日益广泛和多样化。
例如,新型降解性材料使得环境污染问题得到解决,自愈合材料可以减少维修成本和时间,高强度材料可以提高产品的质量和安全性等。
随着技术的不断发展,材料科学将继续繁荣,为人类带来更多新材料和新技术的创新。
材料的发展与人类文明的进步之间的关系材料是人类生活过程中必不可少的部分,人类的各种各样的活动都离不开材料。
材料在人类文明的发展中起着至关重要的作用,没有材料的发展就没有人类文明的进步,而人类文明的进步又反过来促进材料的进步,因此我们可以说,人类文明的历史就是材料发展的历史,材料与人类文明有着千丝万缕的联系。
自人类诞生以来,人类就开始使用材料。
只不过由于技术水平的限制,人类也只能利用自然中现有的天然材料。
比如说,人类使用树叶或者是兽皮来制作衣服,用木棒和石块来制作工具用来捕猎。
这一时代主要以打制石器为主,称之为旧石器时代。
之后人类又知道通过磨制石器能更好地发挥工具的作用,这时称为新石器时代。
虽然人类在石器时代中懂得了使用材料以及对其进行简单的加工,但人类使用材料只局限于现有的材料。
不过正是由于材料的发展,人类开始从事农业和畜牧业,这样人类的生活得到了改善,从而有额外的精力去关注文化的发展,人类文明也就开始出现。
接着,人类知道了制造材料,于是陶器、铜器、铁器便相继诞生。
这些新型工具的诞生,使得人类生活更加方便、舒适。
由于这些金属器具的使用,使得人类的生产力和生活水平有了极大的提高,社会也越来安定。
于是人类在陶器、青铜器上绘画或者是刻录文字来记录当时的生活,这就侧面反映了人类文明的进步。
在青铜器时代之后,以冶铁和制造铁器为标志的铁器时代就出现了。
虽然中国的冶铁业出现的时间晚于西亚和欧洲等地,但是其后迅速发展,在相当长的一段时间内,处于世界冶金技术的前列。
铁器的使用也促进了社会经济的发展,加速了奴隶制社会的瓦解。
在这个时期里,人类社会的农业发展以及人类的宗教信仰与文化模式有了极大的改变,这也无疑说明了材料的进步与人类文明的发展有很大的关联。
材料发展了,新的科学技术就呼之欲出。
唯有先进的科技,才能够充分利用我们生活中能够利用的材料,使其服务与人类,让人类享受到材料的发展所带来的方便与舒适。
18世纪60年代,工业革命首先从英国开始,大量向外扩展则在19世纪初。
材料与人类社会的发展韩丽君,学号:7500114008南昌大学新闻与传播学院戏剧影视文学专业广播电视编导方向14级摘要:材料是人类生存和生活必不可缺少的部分,是人类文明的物质基础和先导,是直接推动社会发展的动力,是人民生活水平提高不可或缺的物质基础,是开发能源和治理环境污染的重要保障。
材料的发展及其应用是人类社会文明和进步的重要里程碑。
没有材料科学的发展,就不会有人类社会的进步和经济的繁荣。
本文将阐述材料的发展,以及对人类社会文明发展所起的关键作用。
关键词:材料生活应用前景前言:从古至今,材料与我们的生活都密不可分,无论是我们的衣食住行,还是生产制造,材料都发挥着不可替代的作用。
通过对材料科学基础这门课程的学习,也更全面的了解了材料对于我们生产和生活的意义.回顾历史,人类的历史是一部材料不断进步发展的历史。
正是在历史发展过程中以及与此相联系的人类知识和经验的增长过程中,材料的使用才得以发展。
在人类发展史的早期阶段,直接获取的自然财富被用于满足最简单的需要。
随着分工程度的深化,对在自然界寻觅到的原始材料进行加工的兴趣提高了。
世界是由物质组成的,对人类有用的物质即材料,按其组成和化学键性质可将材料分成四大类:金属材料(包括纯金属及其合金);有机高分子材料;无机非金属材料;复合材料。
在一轮又一轮的技术革命中,材料作为主导力量一次又一次推到着科技文明的发展。
生产材料的更新换代推动了人类社会的变革,促进了人类文明的发展。
正文:人类的生活演进,除了思想观念之外,物质的发明扮演着相当重要的角色。
自从远古时代人们使用石器开始,材料就和人类生活结下不解之缘。
再经过青铜器时代,铁器时代直到高温超导体出现的今日,材料无不日新月异地被发明与改革。
人们也因为材料的进步而改善了生活的状况。
农业时期,科技不发达,一切以手工做事。
渐渐地,机械的发展使人类有更快速、简便的制造工具。
工业时期,机械取代了手工,劳力需求也减少;到了现在,劳力密集转换成技术密集,民生消费产品,尤其在娱乐生活方面更为人们所重视。
材料的发展历程材料的发展历程可以追溯到人类最早的文明时期。
在古代,人们主要使用天然材料如石头、骨头、木材、皮革等进行生产和生活。
然而,随着科学技术的进步和人类对物质世界的探索,材料的种类和性能得到了不断提升和改善。
以下是材料的发展历程的主要阶段:第一阶段:原始材料的使用在人类文明刚起步的时期,人们主要使用可自然获得的原始材料。
比如,石器时代使用石头制作工具;青铜时代使用铜和锡合金制作武器和器具;铁器时代使用铁制品等。
这些原始材料在当时的技术条件下,能够满足人们的基本需要,帮助人们改善生产和生活。
第二阶段:金属和合金的应用随着冶金技术的进步,人们开始掌握金属和合金的制造方法。
金属提供了更强、更耐用的材料基础,广泛用于战争、交通、建筑等领域。
人们发现了铜、铁、铝等金属的应用,并通过冶铜、冶铁等工艺将其加工成合金,如铜锡合金青铜和铁碳合金钢。
这些金属和合金的出现使人类工业和技术水平提升到一个新的阶段。
第三阶段:无机非金属材料的开发随着工业革命的到来,人类在无机非金属材料的开发和应用上取得了突破性进展。
比如,人们发现了矾石制取铝,发明了水泥和混凝土等建筑材料,使大规模建造成为可能;石英、玻璃纤维等材料的应用使得电气设备和通信技术得到了发展。
第四阶段:高分子材料的兴起20世纪初,合成高分子材料成为材料科学的重要突破。
人们发现了合成橡胶、合成纤维和塑料等材料,它们具有轻质、耐磨和可加工性好的特点,广泛应用于工业和日常生活。
合成高分子材料的出现改变了人们对材料的认识和使用方式,为现代材料科学的发展奠定了基础。
第五阶段:功能性材料的涌现近年来,随着科技的不断进步和需求的不断变化,在材料领域出现了大量的功能性材料。
比如,高温超导材料在电力领域具有革命性的应用潜力;纳米材料在电子、光学、生物医学等领域展现了出色的性能;智能材料具有可响应、自愈合和形状记忆等特点,被广泛应用于航空航天、机械制造等高端领域。
总结起来,材料的发展历程可以总结为原始材料的使用、金属和合金的应用、无机非金属材料的开发、合成高分子材料的兴起以及功能性材料的涌现。
材料概论练习题答案 1材料概论练习题答案-1介绍1.什么是材料?答:材料由若干相互作用的元素按一定比例组成,具有一定的结构水平和一定的性能,可用于制造商品、装置、部件、机器或其他产品。
2.人类文明史与材料发展之间的关系?答:材料是人类文明的里程碑;材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础;人类的历史曾以使用的主要材料来加以划分。
3.根据成分和结构特征,可以划分哪些类型的材料?无机非金属材料水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料金属材料黑色、有色、特殊金属材料、聚合物材料塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂复合材料金属基、陶瓷基、树脂基、碳-碳材料4材料科学和工程的概念?答:材料科学与工程是关于材料成分、结构、工艺和它们性能与应用之间有关知识开发和应用的科学。
它是一个多学科的交叉领域,是从科学到工程的一个专业连续领域。
同时材料科学与工程学科以数学、力学及物理、化学自然科学为基础,以工程学科为服务和支撑对象,是一个理工结合、多学科交叉的新兴学科,其研究领域涉及自然科学、应用科学和工程学。
5.日本专家岛村昭治将材料的发展历史划分为哪五代?答:旧石器时代新石器时代青铜器时代铁器时代高分子材料和硅材料的时代第2章MSE的四个基本要素1.材料科学与工程的四个要素是什么?答:成分、结构、合成和加工、性质/性能2.什么是材料的化学组成?相的概念?材料相的组成?答:材料的化学成分:构成材料的最基本、最独立的物质可以是纯元素或稳定的化合物,以及它们的类型和数量;相:材料中具有相同化学成分和相同结构的均匀部分称为相;组成材料的相的类型和数量称为相组成3材料的结构是什么?答:材料的结构是指材料的组元及其排列和运动方式。
包含形貌、化学成分、相组成、晶体结构和缺陷等内涵。
材料的结构决定材料的性能4.材料的合成的概念?材料加工的概念?答:合成:通常指用物理和化学方法将原子和分子结合起来制造新材料。
合成是发现固体中新的化学和物理现象的主要来源。
加工:这里所指的是成型加工,除了上述为生产出有用材料对原子和分子控制外,还包括在较大尺度上的改变,有时也包括材料制造等工程方面的问题合成与加工是指建立原子、分子和分子聚集体的新排列,在从原子尺度到宏观尺度的所有尺度上对结构进行控制以及高效而有竞争力地制造材料和零件的演变过程5.材料的性能、材料的功能以及材料使用性能的含义?答:材料性能:合成和加工是指建立原子、分子和分子聚集体的新排列,从原子尺度到宏观尺度的所有尺度上的结构控制,以及高效、有竞争力地制造材料和零件的进化过程;材料的功能:指当一种材料(材料)对应于一个输入信号,或其中一些材料将产生一定的输出,即可以产生另一种效果时,质量或数量的变化。
同学们大家好,祝贺同学们考入辽宁工程技术大学材料学院。
相信在座同学除了对大学生活怎么进行规划感到迷茫,也会对自己所学专业仍然存在疑虑:材料学是研究什么的?我们可以在材料学里学到什么呢?学了这个学科有什么用处呢?因此我们开设这门材料科学与工程专业概论以解答同学们的这些问题,让咱们对材料学从一个感性认识上升到理性认识。
一、材料的定义首先第一节我们介绍一下材料的定义。
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
材料是物质,但不是所有物质都可以称为材料。
如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物,一般都不算是材料。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
二.材料的分类然后我们看材料的分类。
材料可按其成分及物理化学性质可分为:a金属材料(铸铁、碳钢、铝合金)、b无机非金属材料(水泥、玻璃、陶瓷)、c有机高分子材料(塑料、合成橡胶、合成纤维)d复合材料(由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质,经人工组合而成的多相固体材料,如石墨/铝复合材料、碳/陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料)。
按使用用途材料可分为结构材料(主要利用材料的强度、韧性、弹性等力学性能,用于制造在不同环境下工作时承受载荷的各种结构件和零部件的一类材料,即机械结构材料和建筑结构材料)和功能材料(由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质,经人工组合而成的多相固体材料)。
按照应用领域来分材料可以分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。
按来源可分为人工材料和天然材料。
三、材料的地位和作用1. 材料是人类文明的里程碑我们中学阶段学过经济发展史,纵观人类利用材料的历史,材料起着举足轻重的作用,是一切生产和生活的物质基础,是生产力的标志,是人类进步的里程碑。
石器时代:早在一百万年以前,人类开始进入旧石器时代,可以使用石头作为工具。
一万年以前,人类开始进入新石器时代,将石头加工成器具和工具如左下角图,在8000年前,开始人工烧制成陶器,用于器皿和装饰品如彩陶双耳罐。
材料发展的历史演变过程材料是人类社会发展的重要基石,随着人类文明的演进,材料也经历了漫长的发展历程。
本文将从古代到现代,梳理材料发展的历史演变过程。
一、古代材料的发展古代人类的材料主要来源于大自然,如木材、石材、兽皮等。
在最早的时期,人们使用石器、木器等工具满足基本生活需求。
随着社会的进一步发展,人们开始使用金属材料,如铜器、铁器等,提高了生产力水平。
同时,陶器、玻璃器等非金属材料也逐渐被人们所利用。
古代材料的制备主要依靠手工劳动,工艺简单,品种有限。
二、中世纪材料的发展中世纪是欧洲社会发展的时期,材料的制备方法逐渐得到改进和创新。
在冶金技术方面,人们掌握了锻造、炼铁等技术,提高了金属材料的质量和用途。
此外,人们开始使用石灰石、黏土等材料制作建筑材料,如石灰石砖、瓦片等。
这些材料的使用使建筑更加坚固耐用。
三、近代材料的发展近代工业革命的到来,为材料的发展带来了巨大的推动力。
在18世纪末19世纪初,人们开始使用化学方法制备人造材料,如人造纤维、塑料等。
这些材料具有良好的可塑性和机械性能,广泛应用于纺织、建筑、电子等行业。
同时,钢铁、铝合金等金属材料的制备也得到了极大的改进,为工业生产提供了坚实的基础。
四、现代材料的发展随着科技的进步和人们对材料性能要求的不断提高,现代材料的发展越来越多样化和复杂化。
在金属材料方面,高强度钢、高温合金等材料的研发应用,推动了航空、航天等高端制造业的发展。
在非金属材料方面,复合材料、功能性陶瓷等新型材料的涌现,广泛应用于汽车、电子、医疗等领域。
此外,纳米材料、生物材料等也成为研究的热点。
材料发展的历史演变过程见证了人类社会的进步和科技的发展。
随着人们对材料性能和功能要求的不断提高,材料科学与工程的研究也变得日益重要。
未来,随着技术的不断突破和创新,我们有理由相信,材料将继续发展,为人类社会的可持续发展作出更大的贡献。
1.简述材料科学发展对人类文明的贡献。
所谓材料,是指经过某种加工,具有一定结构、成分和性能,并具有一定用途的物质。
在实践中,人们按用途把材料分成结构材料和功能材料。
结构材料主要是利用其强度、韧性、力学及热力学等性质,广泛用于机械制造、工程建设、交通运输和能源等各个工业部门。
功能材料则主要利用其声、光、电、磁、热等性能,用于电子、激光、通讯、能源和生物工程等许多高新技术领域。
按化学成分分类,则可把材料分为金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料及复合材料等。
某一种新材料的问世及其应用,往往会引起人类社会的重大变革。
人们由此把人类历史分为石器、青铜器和铁器时代。
在群居洞穴的旧石器时代,通过简单加工获得的石器,帮助人类狩猎、护身和生存。
随着石器加工、制作水平的提高,出现了原始手工业,如制陶和纺织,人们称这一时期为新石器时代。
青铜时代大约始于4000~5000年前。
青铜是铜、锡、铝等元素组成的合金,与纯铜相比,青铜熔点低,硬度高,比石器更易制作且耐用。
青铜器大大促进了农业和手工业的发展。
铁器时代则被认为是始于2000多年前的春秋战国时代,由铁制作的农具、手工工具及各种兵器得以广泛应用,大大促进了当时社会的发展。
钢铁、水泥等材料的出现和广泛应用,使人类社会开始从农业和手工业社会进入了工业社会。
20世纪,半导体硅、高集成芯片的出现和广泛应用,则把人类由工业社会推向信息和知识经济社会。
基于材料对社会发展的作用,人们提出了信息的概念。
能源、材料和信息并列为现代文明和生活的三大支柱,而材料又是能源和信息的基础。
2.简述材料的四大要素及其相互关系。
性质,组成与结构,合成与加工,使用性能。
材料的使用依赖于材料的性能,而其性能都是由其化学组成和结构决定的。
只有从微观上了解材料的组成、结构与性能的关系,才能有效地选择制备和使用材料。
3.简述高分子水凝胶在生物医学领域的应用。
医药控制释放材料;作为组织充填材料;人工玻璃体;人工软骨;医用敷料;药物崩解剂;角膜接触镜材料;医用美容材料;分析和医学诊断方面。
材料的发展史,就是人类社会的发展史1、材料是人类文明进步的里程碑三大支柱材料新材料人类利用材料的历史,就是一部人类进化和进步的历史。
1、材料是人类文明进步的里程碑2、材料的基础、先导、战略作用材料是国民经济、社会进步和国家安全的物质基础与先导先进材料具有强烈的基础性、支撑性、技术经济价值和迫切战略需求四次工业革命都是以新材料的发展和广泛应用为先导◆第一次工业革命(1760-1840年):蒸汽时代——制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。
◆第二次工业革命(1840-1950年):电气时代——由于发电机、电动机的相继发明,远距离输电技术的出现。
四次工业革命都是以新材料的发展和广泛应用为先导◆第三次工业革命(1950年—):信息时代——单晶硅材料对电子技术的发展和应用起到了核心促进作用。
◆第四次工业革命(现在):绿色工业时代(工业4.0)——大幅度地提高资源生产率,大幅度地降低污染排放,等。
未来有无限可能,让我们一起期待。
(1)信息科学技术正在发生结构性变革,仍然是经济持续增长的主导力量(2)生物技术正经历着一场前所未有的技术革命,一个庞大的生物产业正在孕育和形成(3)能源技术将变革未来社会的动力基础,促进人类实现可持续发展(4)航空航天技术快速发展,不断开辟人类探索的新空间新材料技术出现群体性突破,将对21世纪所有工业领域产生革命性的影响,成为一切工业的关键共性基础。
纳米材料高性能结构材料超导材料……在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料,大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
具有表面效应、小尺寸效应、量子效应原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电。
原来绝缘的二氧化硅等,在某一纳米级界限时开始导电。
颗粒大小常态纳米态黄金颜色块状黄金是金黄色金纳米粒子是黑色黄金熔点常态10nm 2nm 1064℃1037℃327℃是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。
《材料科技与人类文明》知识清单一、材料科技的定义与范畴材料科技,简单来说,就是研究和开发各种材料的性质、结构、制备方法以及应用的一门科学技术领域。
它涵盖了从传统的金属、陶瓷、塑料到先进的纳米材料、复合材料、生物材料等众多类型。
金属材料,如铁、铜、铝等,因其良好的力学性能,在建筑、机械制造等领域一直占据重要地位。
陶瓷材料则以其耐高温、耐腐蚀的特性,常用于电子元件、航天部件等高科技产品。
塑料的出现改变了人们的生活,轻巧、耐用且易于加工的特点使其广泛应用于日常用品和工业制品。
而随着科技的不断进步,纳米材料、复合材料和生物材料等新兴材料逐渐崭露头角。
纳米材料由于其独特的尺寸效应,展现出了与常规材料截然不同的性能,在电子、医药等领域有着巨大的应用潜力。
复合材料将不同性质的材料组合在一起,兼具多种优点,如碳纤维复合材料在航空航天领域的广泛应用。
生物材料则是与生物体相容性良好的材料,用于医疗器械和组织工程等方面。
二、材料科技在古代文明中的作用在人类文明的早期阶段,材料的选择和利用对社会的发展起到了关键作用。
例如,石器时代,人们利用石头制作工具和武器,开启了人类改造自然的第一步。
随着青铜的发现和使用,人类进入了青铜时代,青铜器的制造技术使得生产工具和武器得到了显著改进,促进了农业和军事的发展。
铁的出现更是具有划时代的意义,铁质工具和武器更加坚固耐用,大大提高了生产力和战斗力,推动了社会的进步和变革。
此外,古代建筑中使用的木材、砖石等材料,也反映了当时人们对材料性能的理解和运用能力。
例如,古埃及的金字塔和中国古代的长城,都是利用当地丰富的石材资源,通过巧妙的设计和施工方法建造而成,成为了人类文明的伟大遗产。
三、材料科技在近代工业革命中的推动近代工业革命的兴起,与材料科技的发展密不可分。
蒸汽机的发明和广泛应用,需要大量的钢铁来制造零部件。
钢铁工业的迅速发展,为工业革命提供了坚实的物质基础。
同时,新型纺织材料的出现,如棉花和合成纤维,改变了纺织业的生产方式,提高了生产效率,满足了人们对衣物的大量需求。