材料研究发展的方向

材料研究发展的方向应遵循以上材料发展的总趋势。首先强调材料科学基础研究的重要性。材料科学作为一门独立的科学需要完善和不断发展,但更重要的应是对材料工艺的指导作用。新材料需要新的工艺, 新工艺要求有新构思、新设想和新理论。实践的第一性是不容置疑的。但在现今大量的实践的基础上,理论的发展对实践的指导作用也是不容置疑的。有指导的材料研究,很重要的一方面是材料设计。根据使用上的要求对材料的组成和结构进行设计以达到所要求的性能,这是发展新材料的必由之路。高、新性能的材料的出现必然促成它的新的应用或拓宽它的应用范围。因此,研究材料的合成与制备中的科学问题、研究材料的组成、显微结构及其与性能之间的关系和规律、研究材料的相关系以及研究材料的缺陷、损毁规律、无损评价和使用寿命预测等是为材料设计提供理论根据,是保证和提高材料质量的关键。当前材料研究的趋向是:

  1. 多相复合材料 随着科学技术的发展对材料提出日益高和新的

要求,多相复合材料则显示出它一定的综合性能和弥补单一组成材料的不足,因而它成为当前材料研究的重要对象。多相复合材料的内涵已经拓宽,它可以包括:纤维(或晶须)增强或补强的复合材料、第二相颗粒弥散的复合材料、两(多)相复合材料、无机物和有机物复合材料、无机物和金属复合材料、梯度功能复合材料以至纳米复合材料等。

  1. 纳米材料

    纳米材料是指材料的晶粒和晶界等显微构造能达到纳米级的尺度水平,当然所用的原料——粉料首先是纳米级的。从微米级到纳米级的进步,不仅是制备工艺上的跃进,而且将为材料科学的理论发展以新的推进。纳米材料将会被发现具有新的和高的性能。某些纳米金属的超高硬度;某些陶瓷超塑性,将为解决陶瓷的脆性问题找到一条新的途径。纳米技术与多相复合材料相结合组成的纳米复合材料使材料的性能成倍地增长。

  2. 智能材料

    智能材料是指能模仿生命系统同时具有感知和驱动双重功能的材料。它既能像人的五官那样,感知客观世界;又能能动地对外作功、发射声波、辐射电磁波和热能,甚至促进化学反应和改变颜色等类似有生命物质的智慧反应。当然这类材料的智慧功能的获得是材料与电子、光电子技术结合的结果。被动的智能材料能比拟为不需外加的辅助而有效地反映出对外界环境的变化作出响应;而主动智能材料则是通过反馈网络而发挥它的感知和驱动功能。

  3. 生物材料

    为了保障人类的健康和长寿,生物材料的发展尤为人们所注意。生物材料的目标是对人体组织的矫形、修复、再造、充填以维持其原有功能。它要求材料具有相适应的性能外,还必须有与人体组织的相容性以至一定的生物活性。

  4. 材料的无损评价

    具有实用意义的材料无损评价技术是材料使用可靠性的保证,是整个材料科学与工程研究的不可忽视的一个重要环节。