自然科学基础：新材料发展的关键路径

2023-08-11 理论教育版权反馈

【摘要】：目前，新材料的制造方法主要根据需要来设计。新材料的发展与材料的总体循环密切相关，材料技术的每一环节的改进，都会导致新材料的产生。即新材料应在结构和功能上实现较为完美的结合。总之，新材料的发展必须创新，要加强材料科学的基础研究，依托新理论、新构思、新设想、新工艺，创造更多、更新的材料，为人类社会的物质文明建设做出更大的贡献。

目前，新材料的制造方法主要根据需要来设计。随着量子化学、固体物理等新学科的发展，电子计算机的应用以及计算机信息处理技术的发展，我们知道了破坏某一分子的化学键需要多少能量，从而把不需要的分子“剪裁”下来，再按所需性能“接上”另一分子，实现在分子、原子结构的水平上，构造出合乎要求的理想新材料。这种所谓的“分子设计”，若能实现，将使人类摆脱对自然材料的依赖，使材料的生产和应用发生根本性的变革。随着社会的进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。新材料的发展与材料的总体循环密切相关，材料技术的每一环节的改进，都会导致新材料的产生。

概括起来，当今新材料的发展有以下几个特点：

（1）结构与功能相结合

人们开发一种新材料，首先，要求材料具有结构上的作用；其次，还要求具有特定的功能或者兼有多种功能。即新材料应在结构和功能上实现较为完美的结合。

（2）智能型材料的开发

所谓智能型，就是要求材料本身具有一定的“感知”能力，也就是具有自我调节和反馈的能力，犹如具有模仿生命体系的作用，具有既敏感又有驱动的双重功能。

（3）少污染或不污染环境

新材料在开发和使用过程中，甚至废弃后，应尽可能地减少对环境的污染。

（4）能再生

为了保护和充分利用地球上的自然资源，开发可再生材料是首选。

（5）节约能源

开发新材料要考虑节约能源，优先开发制作过程耗能较少的，或者新材料本身能帮助节能的，或者有利于能源开发和利用的新材料。

（6）寿命长