材料化学展望① 苏勉曾

（北京大学化学与分子工程学院 100871）

能源、信息和材料是国民经济的三大支柱产业，而材料又是能源和信息工业技术的物质基础。天然化石能源的有效利用，新能源的开发，信息工程中的信息采集、处理和执行等都是需要各种功能材料。因此新材料的发明、应用和开发往往是人类社会文明发展进程的里程碑。例如焦炭和钢铁的生产开始了资本主义的工业革命，石油的催化裂解促进了塑胶工业，而一些智能材料的发明和应用开辟了信息时代。从现代科技发展史来看，一种新的固态化合物的合成，它的功能特性的发现和实际应用，往往可以导致一个新的科技领域的产生和一种新产业的兴起，可以创造数十亿以至上百亿元的产值，以至可以改善社会物质文化生活的状况（表 1）。例如 1910 年 InP 的合成，开始了Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体的应用，其作用一直延续到现在的信息的产生、传递和显示各方面，30 年代末稳定化的 ZrO2（YSZ）以及 Na-β-Al2O3 的合成，兴起了固态电解质的研究以及燃料电池新化学能源的开发和应用。50 年代初期，Ca5

（PO4）3X∶Sb，Mn 发光材料的合成，开始了高光效和节能的荧光照明时代。60 年代末红色荧光体 Y2O3∶Eu 的发现和应用，推动了彩色电视的发展，极大地丰富了人们的现代文化生活。目前正在积极研究的对红外光透明度比硅玻璃大数百倍的多元金属氟化物玻璃纤维，如果获得成功和应用，将可以把光纤通讯的距离扩展到 5000km 以上，其传递信息的效果可以和空间卫星通讯相比美。1986 年陶瓷态的复合金属氧化物 LaBaCuO

① 刊于 1995 年第 10 卷第 3 期第 6 页

的合成及其高温超导性的发现，是一个奇观，将导致固体理论的重大突破。如果能再把它形成材料，那么对今后的众多科技领域发展的影响将不可估量。从现代科技发展史来看，材料也是制约发展的关键，某种材料未能很好地解决，就会使生产滞后很长一段时间。

表 1 导致新产业兴起的材料

新的原型化合物随后开发成为新技术材料InP （ 1910 ） Ⅲ—Ⅴ族化合物半导体

CaO 或Y2O3 稳定化的ZrO2 （ 1929 ）固体电解质，氧传感器

Na-β-Al2O3 （ 1926 ）固体电解质，钠-硫燃料电池

BaTiO3 （ 1925 ）铁电、压电、陶瓷电容器

LiNbO3 （ 1937 ）非线性光学

BaFe12O19 （ 1938 ）铁氧体，磁记忆

（ Zn ， Cd ） S （ 1940 ）阴极射线发光显示器件LaNi5 （ 1943 ）强磁体，储氢材料

非晶硅（ 1944 ）太阳能电池

3+ 2+

Ca5 （ PO4 ） 3X ∶ Sb ， Mn

（ 1949 ）

荧光照明

Y2O2S ∶ Eu （ 1969 ）

ZSM-5 型铝硅酸盐分子筛（ 1972 ）石油催化裂化Nd2Fe14B （ 1984 ）新永磁材料

多元氟化物玻璃（ 1986 ）洲际光纤通讯

YBa2Cu3O7-δ（ 1986 ）高温超导