針對(duì)材料力學(xué)的分析

摘 要：隨著科技的迅猛發(fā)展，材料力學(xué)在國(guó)內(nèi)外也有很多創(chuàng)新，出現(xiàn)了很多新興材料，并且用途廣泛，方便了人們的生活。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)；國(guó)內(nèi)外；新材料

材料力學(xué)，也就是研究構(gòu)成工程器件物質(zhì)內(nèi)部受力情況的一門學(xué)科。其研究特點(diǎn)是將宏觀的問(wèn)題放到微觀世界去解決，從而搭建解決材料變形、扭轉(zhuǎn)等一系列問(wèn)題。首先，力學(xué)知識(shí)最先起源于人類對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和生產(chǎn)勞動(dòng)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)積累。而材料力學(xué)的起源如果要追溯則應(yīng)追溯到古代房屋建筑上去。在古中國(guó)的宮殿建筑中，由于那是皇權(quán)的象征，所以材料的選用在符合審美的需求的基礎(chǔ)上最重要的是要使材料在預(yù)定年限內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)斷裂。只是很可惜，在古中國(guó)沒有形成一套完整的系統(tǒng)。而在西方世界的意大利，意大利科學(xué)家為了解決建筑船舶和水閘所需要的梁的尺寸問(wèn)題，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，并于1638年提出梁的強(qiáng)度計(jì)算公式。但是受到材料力學(xué)的發(fā)展限制，他所得到的答案并不完全正確。后來(lái)英國(guó)科學(xué)家胡克發(fā)表了重要的胡克定律，這才奠定了材料力學(xué)的基礎(chǔ)。自從18世紀(jì)起，材料力學(xué)才開始沿著科學(xué)的方向發(fā)展。

一、材料力學(xué)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展

新材料是指新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有傳統(tǒng)材料所不具有的優(yōu)異性能的材料。它主要包括電子信息、光電、超導(dǎo)材料；生物功能材料；能源材料和生態(tài)環(huán)境材料；高性能陶瓷材料及新型工程塑料；粉體、納米、微孔材料和高純金屬及高純材料；表面技術(shù)與涂層和薄膜材料；復(fù)合材料；智能材料；新結(jié)構(gòu)功能助劑材料、優(yōu)異性能的新型結(jié)構(gòu)材料等。新材料產(chǎn)業(yè)包括新材料及其相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)裝備。與傳統(tǒng)材料相比，新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)高度密集、更新?lián)Q代快、研究與開發(fā)投入高、保密性強(qiáng)、產(chǎn)品的附加值高、生產(chǎn)與市場(chǎng)具有強(qiáng)烈的國(guó)際性、產(chǎn)品的質(zhì)量與特定性能在市場(chǎng)中具有決定作用。新材料的應(yīng)用范圍非常廣泛，發(fā)展前景十分廣闊，其研發(fā)水平及產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志。

二、在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展

綜觀全世界，新材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，支撐著一大批高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有舉足輕重的作用，成為各個(gè)國(guó)家搶占未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)的重要領(lǐng)域。主要發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視新材料產(chǎn)業(yè)投入和發(fā)展。

1.美國(guó)政府在1991至1995年的《國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告》中就將材料科學(xué)與技術(shù)列為重要的研究領(lǐng)域。自1996年以后，該計(jì)劃的制定方式有所變化，由DARPA（國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局）提出年度修改方案交國(guó)會(huì)審議，近年有關(guān)材料的立項(xiàng)列入到《國(guó)防領(lǐng)域的研究、開發(fā)、實(shí)驗(yàn)及評(píng)估計(jì)劃》中的61101E子項(xiàng)（國(guó)防研究科學(xué)，該子項(xiàng)包括信息科學(xué)、電子科學(xué)和材料科學(xué)三大領(lǐng)域）和62712E（材料與電子技術(shù)，該子項(xiàng)包括材料加工技術(shù)、微電子器件技術(shù)、低溫電子器件技術(shù)和軍用醫(yī)療與損傷技術(shù)四個(gè)領(lǐng)域）中，主要預(yù)算合計(jì)為15億美元左右。在新材料的單項(xiàng)方面，美國(guó)2000年制定的國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃被列為第一優(yōu)先科技發(fā)展計(jì)劃。

2.德國(guó)自1994年就啟動(dòng)了跨世紀(jì)國(guó)家級(jí)新材料研究計(jì)劃，實(shí)施周期為1994—2003年。該計(jì)劃目標(biāo)是通過(guò)產(chǎn)品創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，在新材料制造裝備、加工和應(yīng)用三個(gè)方面確保德國(guó)的國(guó)際領(lǐng)先地位；進(jìn)入21世紀(jì)后，德國(guó)在9大重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域均將新材料列為首位，通過(guò)開發(fā)新材料以確保資源和環(huán)境；德國(guó)還將納米技術(shù)列為科研創(chuàng)新的戰(zhàn)略領(lǐng)域。3、日本一直十分重視材料技術(shù)的發(fā)展，把開發(fā)新材料列為國(guó)家高新技術(shù)的第二大目標(biāo)，認(rèn)為新材料技術(shù)是推動(dòng)21世紀(jì)創(chuàng)新和社會(huì)繁榮的主導(dǎo)力量。在日本新的5年“科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃”，重點(diǎn)發(fā)展的材料技術(shù)包括：分析和控制微粒、分子、原子、電子等微觀結(jié)構(gòu)技術(shù)；高純化和功能組合技術(shù)；功能性結(jié)構(gòu)材料技術(shù)；使材料具有特殊功能的表面處理技術(shù)；應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)和制造材料的技術(shù)等。

二、新材料的應(yīng)用和成就

1.促進(jìn)了一批新材料產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，初步形成了完整的新材料體系一是在電子信息材料領(lǐng)域形成了直徑200毫米（8英寸）硅單晶拋光片、純鎵和高純鎵、水平砷化鎵晶片等半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)，以及新型超長(zhǎng)余輝發(fā)光材料和制品、氮化鎵基高度發(fā)光材料與發(fā)光器件、彩色終端顯示用熒光粉、納米級(jí)摻稀土基因——氧化硅玻璃復(fù)合光放大功能材料、偏光片彩色感光材料等顯示發(fā)光材料產(chǎn)業(yè)；二是在電池和電池材料方面形成了包括鋰離子電池、方型鋰離子電池、鋰離子電池極板材料、鋰離子電池用六氟磷酸鋰、鎳氫動(dòng)力電池正極新材料、動(dòng)力電池儲(chǔ)能材料等在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈； 三是在稀土永磁材料的研究開發(fā)與應(yīng)用上，發(fā)明了在國(guó)際上處于領(lǐng)先水平的釹鐵氮新型永磁材料；四是在稀土提取及相關(guān)產(chǎn)品方面形成了我國(guó)的特色產(chǎn)業(yè)，如高純稀土金屬鈰、釷、高純氧化銪、重稀土金屬、稀土復(fù)合氧化物燃燒催化劑等；五是在新型高分子材料方面形成了改性MC尼龍管材和管件、特種工程塑料聚醚酮樹脂、光盤級(jí)聚碳酸酯、特性氨綸纖維、高分子功能材料熱縮細(xì)管與母排保護(hù)套管等產(chǎn)品系列。

2.支持了具有高性能、高附加值產(chǎn)品的高技術(shù)項(xiàng)目，開辟了新的材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域 大連路明科技集團(tuán)有限公司自主開發(fā)研制的高效長(zhǎng)余輝稀土發(fā)光材料，該材料具有環(huán)保、節(jié)能、高效蓄能等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于消防安全、建筑安裝、交通運(yùn)輸、紡織服裝以及軍事領(lǐng)域，引發(fā)了新型自發(fā)光產(chǎn)業(yè)的誕生與發(fā)展。西北有色金屬研究院承擔(dān)的“耐熱釹鐵硼稀土永磁材料”，該種材料的研制成功將改變我國(guó)釹鐵硼永磁材料在低水平基礎(chǔ)上的重復(fù)建設(shè)、互相制約的局面，使我國(guó)的釹鐵硼永磁材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展走上高技術(shù)、高效益的健康發(fā)展之路。福州大學(xué)光催化研究所承擔(dān)的光催化功能材料及系列產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化前期關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目，研制出了新型固體超強(qiáng)酸化催化劑，產(chǎn)品屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

3.帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，上海北大藍(lán)光公司承擔(dān)的“氮化鎵基高亮度發(fā)光材料產(chǎn)業(yè)化示范工程”項(xiàng)目實(shí)施后，建成了氮化鎵基高亮度發(fā)光材料生產(chǎn)線，形成年產(chǎn)1億支藍(lán)光LED的生產(chǎn)能力。該產(chǎn)品具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，可以帶動(dòng)氮化鎵基LED的原材料生產(chǎn)加工業(yè)、電子束蒸發(fā)等設(shè)備制造業(yè)、新型照明產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。天津化工研究設(shè)計(jì)院承擔(dān)的鋰離子電池用六氟磷酸鋰產(chǎn)業(yè)化示范工程項(xiàng)目建成后，不僅可以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，替代進(jìn)口，降低鋰離子電池生產(chǎn)成本，提高我國(guó)鋰離子電池的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，而且可以促進(jìn)我國(guó)化學(xué)電源向高檔次方向發(fā)展，可以促進(jìn)我國(guó)精細(xì)化工制造水平的提高。專項(xiàng)的實(shí)施提高了我國(guó)稀土提取及其產(chǎn)品制造水平，推動(dòng)了稀土高新技術(shù)材料及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，使稀土金屬需求量大幅度增加，同時(shí)帶動(dòng)了下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。