材料的发展

通讯材料发展及

未来展望

2014年7月24日星期四 通讯材料发展及未来展望

摘要：从古至今，人类关于通讯材料的变化已长达数千年。通讯材料的改变给人们的生活也带来了许多变化。本文就人类部分重大通讯材料发展，现今材料最新发展及未来展望三大部分对通讯材料加以分析，总结其发展的设计思路，特异性能和影响其发展的因素。

关键词：通讯材料，发展，设计思路，性能，影响因素

0 引言

当今世界，各种材料与技术发展迅速，而在与人类发展息息相关的通讯材料方面更是经过了许多重大的变化，这反映到人类的生活方面同样影响重大。而从其发展史中，我们更能找到一些对于之后发展有关的启示，以此来加快未来通讯材料的发展。

1 通讯材料的发展与定义

1.1 通讯材料的发展

1.1.1 通讯材料的初始发展

关于通讯材料的创始时期估计已很难追寻，而对于早期的中国和世界其他的各个国家之间又有所不同。远在原始社会的时期，信件的发展几乎为零，因为人们的活动范围有限，导致了人们之间并不需要长距离的通讯，故在社会的形成前和之后的很长的一段时间里，人们之间的通信基本都是靠双方之间的相互呼喊，或者特殊的暗号与某种形式有关。如战时的鸣钟击鼓，国外则有航海时的旗语等。这样的以声音和行为为载体的通讯形式比较直接，但是却有明显的不足之处：传递的信息的容量和质量很受距离的影响，同样也不够保密，这样的方式明显只能存在于短距离的传播。

而在长距离的传播方面则是信件统治的上千年的历史。中国和外国都普遍采用了信件的方式来传播，但是也有着细微的不同，而这些正是因为材料的影响：

在中国，所谓的信件有着伴随材料而行的特点：起初的书写材料很有限。写在树叶上或许在现在看来是一种很浪漫的方式，但这并不具有实用的特点，树叶的枯萎只需要几天，上面的刻痕自然也就无法追寻了。在材料十分匮乏的当时应该也有不少人尝试过这种方法吧，在木头，石头上刻字，以物的交换来实现人们之间信息的交换便是最早的特点。而中国的养蚕的历史较早，导致书写材料过渡到了锦帛，但是这还是局限在社会的高层才有财力来使用。民间则有着相对简便的方式——口信，同乡的人在某人要归家之时托朋友带回一句口信，以表平安，大概这也是因为当时的教育不够普及而导致的吧。

材料科技发展简史

材料科技发展史非常悠久，可以追溯到人类文明之前。以下是大致的历程：

1. 使用纯天然材料的初级阶段：这个阶段人类只能使用天然材料，如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等。在这个阶段，人们利用天然材料制作工具、武器、容器和房屋等。

2. 铜器时代和铁器时代：随着冶炼技术的发展，人类进入了铜器时代和铁器时代。铜和铁被用来制作各种工具、武器和装饰品等。这个时期的发展带来了质的变化，人类的生产力得到了显著提高。

3. 陶瓷和玻璃的发明：在铁器时代的同时，人类发明了陶瓷和玻璃的制造技术。陶瓷和玻璃的出现使得人们能够制作更为精细的物品，如餐具、容器和管道等。

4. 合成材料的兴起：19世纪初，化学和物理的发展为合成材料的发展奠定了基础。合成材料如塑料、合成橡胶、合成纤维等被广泛地应用于各种领域。

5. 高科技材料的出现：20世纪中叶，随着科技的发展，高科技材料如复合材料、金属合金、陶瓷、超导体、半导体等开始出现。这些材料的应用促进了科技的发展，并推动了工业的进步。

总的来说，材料科技的发展与人类文明的发展密切相关，随着科技的进步，人们对材料的需求和使用也在不断发展和变化。

复合材料发展历程

复合材料的发展历程可以追溯到古代，但现代复合材料的发展主要是在20世纪逐步展开的。

20世纪初期，人们开始尝试将纤维材料与树脂等有机物质进行结合，以提高材料的性能和功能。最早的复合材料之一是纸浆加强树脂，它由纸浆、酚醛树脂和填料混合而成。这种材料具有较高的强度和硬度，被广泛应用于建筑和电器领域。

随着人们对复合材料性能需求的不断提高，新的材料组合和制造工艺被不断开发。1920年代，美国化学家Leo Hendrik

Baekeland发明了第一种合成塑料——酚醛树脂，这一发现奠定了合成树脂在复合材料中的重要地位。

第二次世界大战对复合材料的发展起到了重要推动作用。在战争期间，航空工业的快速发展需要轻质、高强度的材料。于是，复合材料开始被广泛应用于飞机制造中。玻璃纤维增强塑料（GRP）是该时期最具代表性的应用之一。使用玻璃纤维与环氧树脂结合，能够产生轻、高强度的结构材料，大大提高了飞机的性能。此后，GRP逐渐在民用领域得到推广，如汽车制造、建筑和体育器材等领域。

20世纪60年代至70年代，碳纤维复合材料开始进入人们的视野。碳纤维具有轻、强、刚的特点，被广泛应用于航空航天领域。然而，由于碳纤维制造工艺复杂、成本高昂，直到近年来才逐渐在其他领域得到应用。

随着科学技术的进步和复合材料制造工艺的不断改进，新的复合材料不断涌现。如纳米复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料等，都在特定领域具有重要的应用潜力。

综上所述，复合材料的发展历程经历了从初期的纸浆加强树脂到玻璃纤维增强塑料，再到碳纤维复合材料的演进。随着科技的进步和研发的不断深入，复合材料的应用领域也在不断拓宽。

材料发展史

材料的发展是人类社会文明的重要发展标志

一、 石器时代

100万年前石头是人类生活的主要材料和工具，人们用石头做成各种加工工具，刀、碗等。

各种石器

二、 青铜器时代

公元前5000年，人类进入青铜器时代，制造了各种青铜用品，如乐器、酒壶、水缸等。

青铜器

三、 铁器时代

公元前1200年，人类开始使用铸铁。

四、 造纸的发展

造纸原料的多样性是造纸发展的一个重要方面。 西汉时期的纸大都以麻为原料，东汉也以麻纸为主，到蔡伦时代，又利用树皮（主要是楮皮）造纸。此后，各种树皮纸纷纷问世。魏晋时期发明了桑皮纸、藤皮纸。唐代又出现了利用某些香树的树皮造的纸，称为香皮纸。特别值得一提的是用竹子造纸，唐中期出现了竹纸。竹纸的发明使造纸的原料大大丰富了。竹浆造纸可以说是现代木浆造纸的先驱。以青檀皮为原料的宣纸，至今享有盛名。宋代安徽徽州是当时的纸业中心之一。宋末，泾县开始生产宣纸。

宣纸

五、 钢铁时代

18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。

六、 人工合成材料

20世纪中叶以后，人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用。先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。成为我们生活中必不可少的材料。

橡胶

七、 半导体材料 20世纪初，开始对半导体材料进行研究，使电子技术领域由电子管发展到晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路。半导体材料的应用和发展，使人类社会进入了信息时代。

半导体电子元件

八、 复合材料

复合材料以一种材料为基体，另一种或几种材料为增强体，可获得比单一材料更优越的性能。复合材料作为高性能的结构材料和功能材料，不仅用于航空航天领域，而且在现代民用工业、能源技术和信息技术方面不断扩大应用。