材料的发展趋势

五光十色的物质世界吸引了许多甘愿为之献出毕生精力的科学家。分子或原子彼此间发生化学变化，生成了新的物质。人类就是在这些纷纭复杂的反应中，摸索规律，寻找新的材料，创造新的物质文明。人类社会的发展和材料总是密切相关的，将来也是如此。人类制造工具的历史，经历了石器时期、青铜器时期和铁器时期。目前，占绝对优势的仍是金属材料，但是，材料的发展趋势又是怎样呢？

材料科学的发展，将使各种结构材料的数量对比发生很大变化。由于复合材料博采众长，随着生产工艺不断完善，其种类会有所增加，用途也会扩大。未来的一段时期里，将成为复合材料的全盛时期，但这个时期只是钢铁向非金属材料过渡的开端和序曲，最终取代钢铁而在结构材料中占主导地位的将是高分子材料。高分子材料在一定程度上可以摆脱自然资源的限制，它们原料丰富，制造方便，产品多样，性能优异，在许多方面都远非钢铁、有色金属等材料所能比拟的。但是钢铁仍是主要的结构材料。今后，各国的钢铁产量还会增加，到本世纪末，将达到 17 亿吨。钢铁生产将向着冶金工业大型化、生产过程高度自动化方向发展，优质钢和特殊钢的冶炼规模还会扩大。

材料的应用效果和性能将不断提高。人们已经深入了解了原子间结合的内聚性规律，这将提高材料的机械性能。把现有材料加以改造，有可能大大提高其性能。例如聚乙烯这种高分子材料的分子链很长，排列很乱，强度也差。如果使其分子排列的整齐度达到 10％，就可以使它的强度超过钢铁。由于材料内部组织结构存在着位错，夹杂和微裂纹等缺陷，使得实际强度和理论强度差别很大。人们将通过固体理论研究和改进工艺来解决这一问题。试验表明：提高结晶速度能有效地改善和提高金属及合金的性能，特别是增加强度。

具有特殊性质和功能的新材料会被不断研制出来，以适应新技术革命的需要。目前，对特殊元素材料的研制十分重视。例如，铪、铼、钼、钽等难熔金属；镓、铟、碲等稀有分散元素；铍、锂、镉、锶等轻金属。这些材料用量虽不大，但是影响到电子技术、新能源及尖端科学技术的发展。因此， 近年来一些发达国家对特殊材料的研制取得了很大进展，生产出了许多性能优异的新材料。

开展极端条件下材料性质的研究，是开拓研制新材料的一个新途径。某些物质在超高压、超高温、超低温、超快速冷却等极端条件单独或综合作用下，会表现出异常性质。例如在超高压下物质原子间的自由空间减小，或电子壳层发生很大变化，结果使绝缘体变成导体、液态氢变成金属氢；高温高压下，碳元素材料可以变为金刚石。

我们如懂得将自然科学知识在技术中应用，并使其符合实际情况，就能迅速地将这些知识作为方法和生产手段用于生产，到了 2000 年我们将就占有更多、更好的具有适当性能的材料。