材料是人類社會生活的物質基礎,也是推動社會發展的動力。材料的發展及應用是人類社會文明和進步的重要標志之一。石器加工制作水平的提高帶來了制陶、紡織等原始手工業的興起;青銅、鐵器時代材料技術的發展促進了農業和手工業的進步;鋼鐵、水泥等材料的出現和廣泛應用,使人類社會從農業和手工業社會進入了工業社會;半導體硅、高集成芯片技術的發展,則把人類由工業社會推向信息化與工業化高度結合的新型工業文明時代。
基于材料對社會發展的作用,人們將信息、能源和材料并列為現代文明發展的三大支柱,而在這三大支柱中,材料又是能源和信息的基礎。因此,在科學技術快速發展的今天,新材料領域技術的研究仍舊是世界各國爭相占領的制高點,《中國制造2025》更是將新材料作為大力發展的戰略重點。
所謂新材料,是指新出現的具有優異性能或特殊功能的材料,或是傳統材料改進后性能明顯提高或產生新功能的材料。新材料的發展,要通過物理研究、材料設計、加工實驗評價等一系列研究過程促進其發展模式的轉變,實現材料結構功能一體化、功能材料智能化、材料與器件集成化。
隨著科學技術的發展,對材料的性能提出了越來越高的要求,需要材料同時具備結構和功能特性。以材料學、力學為基礎,物理、化學、數學等多學科交叉與融合產生的結構功能一體化材料成為某些高新技術領域發展的關鍵,受到了越來越多的關注。先進隱身吸波材料、輕質防彈材料、超輕浮力材料、阻尼與結構一體化材料等,將在軍事國防、航空航天等領域發揮重要的作用。
材料學與信息科學的緊密結合可實現功能材料的智能化,這類材料同時具有感知和激勵的雙重功能。形狀記憶合金、壓電陶瓷、磁致伸縮材料、自修復材料等一系列智能材料的發展不僅會給航空航天、石油化工、汽車制造等重大工程領域帶來變革,還將改善醫療健康、生存環境、衣食住行等人類生活的方方面面,解決傳統材料難以解決的技術難題。
功能材料由單一功能向多種功能方向發展,并把功能材料與元器件結合起來,促進了元器件的小型化和多功能化。異質集成材料、生物兼容材料、寬禁帶半導體材料的研發,將推動微電子技術的進一步發展。
此外,石墨烯、黑磷、內嵌富勒烯等新興材料給新材料領域帶來新的發展機遇。新材料與信息、生物等領域的加速融合,材料基因組計劃、增材制造等新技術模式的應用,將進一步加快研發速度、降低研發成本,開創材料科學領域的新紀元。
未來,國家應加速產業結構調整、健全和完善新材料產品國家標準體系、建立和完善高效的投融資體系,為新材料產業研發及應用營造健康的環境;鼓勵技術創新及技術改造、加大新材料領域人才的培養力度,為新材料領域的發展提供源源不斷的生命力,真正將“材料先行”戰略落到實處,支撐中國制造實現由大變強的歷史跨越。