材料科學發展歷程調研報告

2021-03-04 02:23:46 字數 3586 閱讀 1797

材料學科與其它科學與工程領域及社會科學領域的學科是普遍聯絡的,與材料學科相交叉發展的其它學科主要有物理學、化學、機械學、計算機、數學等。材料物理學是當今資訊時代重要的交叉學科,以其為基礎的研究成果促成了一大批高新技術材料的研究與開發,如奈米材料、能源材料、光學材料、磁性材料等電子材料以及先進陶瓷材料等,對國民經濟的發展和社會的進步起到了重大的推動作用。而現代物理學的新進展也使原有的材料加工領域有了新的進展,如雷射、電子束等高能熱源的出現,使材料加工領域出現了雷射焊接、雷射快速原型製造、微細加工技術等新的工藝及裝置。

從人與自然的物件性關係看待材料科學的發展過程

人類作為一種社會性的存在,一旦從自然界中分化出來,就成為認識和改造自然的一種特殊力量。與一般動物消極適應自然的活動不同,人類認識和改造自然的活動往往是主動索取的主體性活動,有意識、有目的的人類成為這對關係中的主體,而人的認識和實踐所指的物件則成為客體。這種物件性關係是一種相互作用、相互依賴、相互制約的關係。

在人類利用各種材料製造工具的過程中,無論是直接使用天然的石器、木器,還是主動發明出鋼鐵、青銅,以至於現在的各種陶瓷、半導體新型材料,無不體現了人與自然的物件性關係。

人與自然的物件性關係具體表現為兩個方面,一方面是人必須依賴自然界而生存。人類的生命機體依賴於自然界的物質而構成。人類進行物質財富的生產,更離不開大自然的物質、能量和資訊。

即使是人類創造的精神文明,其原料也是由自然界提供的。另一方面,作為人的物件的那部分自然界也由於人的存在和活動而改變著其面貌。自從人類出現以後,自然界就成為了人的感性物件,成為了人與之作用的物件,成為了人的實踐活動的結果,這部分自然界不公按自身的趨勢演化,而且也按人的活動指向演化。

具體到材料科學領域,一方面是指自然界原有的材料經過人的加工利用出現新的用途,另一方面是指自然界中不曾出現過的材料物質被人類創造出來。物件性及物件性關係是馬克思早期著作中所討論的最重要的範疇之一。從這些著作可以看到, 這一範疇主要被用來討論人與自然的關係, 它實際上是展開實踐唯物主義與實踐辯證法理論的邏輯基點。

物件性關係主要有兩重涵義是指自然性質的物件性關係和社會性質的物件性關係。

材料科學作為人工自然的發展和特點

人和人類社會是自然界長期演化發展的產物,而人類產生出來以後,作為自然界大系統中的特殊組成部分,反過來又推動了自然界的進化。先於人類並純粹外在於人類的世界是天然自然,而經過人類認識和改造後,天然自然界進化產生出了人工自然。人工自然指人類實踐手段所及並被人類實踐所變革了的那部分自然界,是天然自然的繼續。

人工自然可以分為三個層次:人工控制自然、人工培育自然、人造自然物。其中材料科學發展的過程中依次經過了這三個層次。

人造自然物是指人類利用自然界的材料所創造的人工自然物(如各種新型材料、新工具、人工建築乃至可以模擬思維功能的人工智慧機器等),人造自然物雖然都是由天然物料加工製作而成,但已具有了天然自然所沒有的結構和功能。人造自然物的層次也代表了材料科學研究的未來方向。人工自然是在人們意識之外的客觀存在,但就人工自然的產生和發展來說,它卻是依賴於人們的意識的,是人們的目的、計畫、意志的體現。

在人工自然中凝結著人們的創造性、能動性,表現了科學技術的作用,人工自然屬於精神變物質的領域。人們不僅在物質生產中創造人工自然,而且通過科學實驗和其他活動創造出天然自然中本來不存在的東西。在材料領域來說,迄今為止我們尚未發現天然自然中有青銅、塑料、超導體等材料,只是由於在科學實驗中首先造成了超低溫的條件,才有了青銅、塑料、超導體的發現,青銅、塑料、超導體乃是人工自然物。

人工自然是由天然自然轉化而來的,但具有與天然自然相比又有本質的區別,有其自身的特點,可以概括為五個方面:改造過的客觀實在性、利用自然規律的能動性、滿足主體需要的價值性、演化發展的加速性、人與自然相互作用、協調發展的中介性。天然自然和人工自然都是不斷變化的,但人工自然的變化發展則要快得多。

一百年或幾百年的時間,對天體演化、地質過程、元素蛻變的大多數情況來說都是微不足道的。人工自然在幾百年、一百年甚至幾年裡的進步卻十分迅速。社會的發展、人類文明的發展,永遠不可能離開天然自然;隨著人類歷史的前進,天然自然的重要性是日益增加的。

乙個國家自然資源的豐富程度對它的經濟增長有很大影響,這是公認的事實。但是相對地說來,天然自然的狀況對人類的早期文明有更大的影響,而近代文明與天然自然的關係相對就減少了很多,而更多依賴的就是人工自然了。人們對天然自然的利用程度,已經並日益取決於人工自然發展的水平。

人工自然越來越成為人類日常生活的重要**,與此對應,人造材料也已經逐漸取代天然材料,成為材料科學研究的主流。但人工自然與天然自然的劃分也具有相對性,人類與自然界的關係也是多樣的。從人與自然聯絡的緊密程度看,可以有以下幾種情況或幾個層次。

第一,在人與自然界之間存在著「可以設想、推論,但不能影響或直接影響」的關係。第二是在人與自然界之間存在著「發生影響,但不能控制或未能控制」的關係。第三是在人與自然界之間還存在著「控制、變革、改造、建立和加工」的關係,這是就人工自然所涉及的領域,但在這裡依然碰到了層次的不同。

人工自然的發展有其特殊的規律。首先,天然自然的規律在人工自然領域都是存在的,起作用的。人工自然正是以天然自然的規律為基礎才得以形成和發展的。

其次,人工自然領域也有其自身的特殊規律。這就涉及到天然自然、人工自然同科學的關係。像物理學、化學、地質學等基礎學科是反映天然自然的規律的,材料學、材料加工這類學科則是反映人工自然的規律的實際上,不公基礎科學是重要的,技術科學的門類正在迅速增加、作用正日益突出。

材料科學的未來發展趨勢

列寧指出物質是標誌客觀實在的哲學範疇,這種客觀實在是人通過感覺感知的,它不依賴於我們的感覺而存在,為我們的感覺所複寫、攝影、反映。從中我們可以看出物質的根本特性是客觀實在性,指明了物質對於意識的根源性和意識對於物質的依賴性。它確認人的意識能夠反映客觀實在,指出了物質的可知性,同不可知論劃清了界限。

這個物質概念作為最普遍的哲學範疇,撇開各種事物與現象質與量的具體差別,僅僅保留客觀實在性這個一切事物與現象都具有的共同屬性。自然界中的物質形態具有多樣性。認識自然時,首先要把物質的各種實在形式作為研究的事實出發點,確認各種事物的多樣性、複雜性、特殊性。

在材料科學的研究中,未來的趨勢就是進一步研製多樣性功能的新型材料,由於天然材料的品種、數量和效能的種種侷限,特別是近代科學技術的飛速發展,迫切要求更多具有特殊效能的新型材料。結構材料會向著耐高溫、高強度、低溫、高韌性及耐腐蝕性等方向發展。功能材料會向著光、電、聲、磁、力等多方面特點發展。

世界的物質還具有統一性,一方面世界的物質統一性是物質形態統一性的基本點和前提;另一方面,自然界物質形態的統一性,還在於各種特殊的物質形態之間有著密切的相互聯絡和其他方面的共同點。材料科學和其它科學之間也是統一的,這就使得我們可以通過物理學、化學、數學、計算機為手段,來進行新材料製備、以致材料設計等方面的工作。這也是材料科學近幾年來發展的趨勢和熱門方向。

從自然界的系統性來說,物質系統是指以系統方式存在著的物質客體。系統既是自然界物質的普遍存在方式,也是物質間普遍聯絡的基本方式。一方面系統是由若干要素組成的,其次系統是乙個有機的整體,第三是系統整體在時間上和空間上都是有限的,第四就是系統的整體具有不同於其組成部分的特殊屬性、功能價值。

在材料科學的發展主向中,複合材料的研製就是體現了這一方面的原理,複合材料是由不同特性的材料結合而成的,它具備原有材料所不具備的新效能,複合材料是在近幾十年出現的,由於其優良的效能,在將來會有更迅速的發展。

調查者:張清泉201214020131

王慧軍201214020120

榮威201214020115

劉開201214020111

張宇飛 201214020133

劉鵬 201214020113

材料科學發展與人類社會進步

材料是人類生存和生活必不可缺的部分,是人類文明的物質基礎和先導,是直接推動社會發展的動力。材料的發展及其應用是人類社會文明和進步的重要里程碑。沒有材料科學的發展,就不會有人類社會的進步和經濟的繁榮。所謂材料,是指經過某種加工,具有一定結構 組分和效能,並可應用於一定用途的物質。在實踐中,人們按用途把...

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