新型材料與材料科學是現代經濟和社會發展的支柱

胡意 吳天宇

摘 要：目前，我國正處于經濟社會發展的轉型期，經濟發展由高速轉為高質。許多行業都面臨著根本性的變革，而材料科學作為基礎學科之一，在各行各業的發展和轉型中都起著基礎性作用。本文主要通過對新型材料和材料學科的探討，分析其對社會中經濟生產活動和人們生活兩方面的影響，表現新型材料在社會發展中的支柱性作用。

關鍵詞：材料科學;新型材料;創新;經濟發展

隨著信息時代的到來，計算機成為當今經濟社會發展的聚焦點，但當我們的目光聚焦于新潮的網絡技術時，經濟發展的另外兩大支柱其實常常被我們所忽略，那就是能源與材料，尤其是材料科學，在我們的生產生活中起著尤為基礎的作用。如果將社會發展比作燃燒的篝火，計算機技術是在篝火燃燒的基礎上澆了一把油，而材料科學便是篝火燃燒的基礎——薪材，缺少了材料，我們的經濟發展將會陷入一片虛無之中。

一、材料科學發展現狀

在經濟社會發展的浪潮中，受到人文知識、計算機技術、發展理念等因素的影響，材料科學的發展也呈現出其發展的新趨勢。一是材料研究的復合化。得益于材料學科的交叉，材料之間的復合化成為新型材料的重要來源。材料研究者們根據不同材料的特性，通過非線性化的復合效應創造出例如自愈合材料這樣的新型材料，并有機會將其廣泛應用于生產生活中。二是計算機技術在材料研究領域的大規模應用。計算機算法的不斷進步為材料學科的發展提供了契機，以往需要大量人力分析的數據可以通過計算機實現。具體過程可以分解為：理論——計算機模擬——實踐，在此過程中，通過計算機對材料性能的分析，結構的建模和反應過程的模擬，能夠大大提高材料研究的效率。三是材料學科與工程正形成一門統一的學科。自20世紀70年代，材料科學與工程的興起，不同于傳統的材料學科的劃分，它打破了有機物無機物、金屬與非金屬等傳統的劃分觀念，將材料學科統一于性能研究的目的之下。四是對材料的微觀研究的興起。由于研究技術的限制，傳統的材料研究集中于微米以上的結構研究，進入21世紀后，材料研究中的微觀結構材料比重加大，例如功能梯度材料、半導體元件、多孔硅材料等。由以上材料可以看出，材料科學的發展受到各方面的影響，而同時，材料科學的發展對生產領域的推動作用更是不可忽視。

二、材料科學對社會發展的基礎性作用

材料科學在人們生活中發揮著基礎性的作用，由于材料應用的廣泛性和多變性，我們往往會忽視材料學科對人們生活的影響。但其實，材料之于人類社會，如同混凝土之于高樓大廈，我們從外觀上很難注意到混凝土的存在，但缺少了混凝土，大廈將不復存在。從宏觀上看，材料科學在生產活動發揮著越來越重要的作用。由于能源問題與環境污染問題日益嚴重，國家的高新技術研發對新材料的需求大大增加。目前地球現存的許多不可再生資源都面臨著百年內枯竭的問題，新能源的開發需要研發更新更強大的開發和儲存技術，這都需要材料科學為其提供技術支持。環境問題的處理同樣也需要材料科學的參與，面對環境問題，我們不能通過強壓政策降低人們的生活質量或降低生產者的利潤空間來改變環境問題，因為這并不是長久之計。例如塑料袋的污染問題，一味地通過政策加壓限制塑料袋的使用或許能在一定程度上降低白色污染問題，但無法從根本上解決其存在所帶來的問題。我們需要通過科研為生產者提供更環保便捷低價可循環利用的材料，從根本上解決環境污染的動因。

從微觀上看，材料的作用體現于人們生活的方方面面。最為直觀的是與人們健康息息相關的醫療方面的各種器械的制作材料，如果沒有材料科學的支撐，人們完全無法想象現在的納米微創手術、電子內窺鏡、半導體激光燈技術。除此之外還有各種人體植入材料，包括各種金屬材料、高分子材料制作的人體美容用的假體、口腔正畸器材、內置心臟支架等。除此之外，我們日常的衣食住行沒有一樣是能夠將材料科學排除在外的。

三、以創新推動材料科學的發展

如上文所述，材料科學存在于生產生活的方方面面，承載在人類社會發展的基礎，因此，材料科學更需要以創新為利器，推動經濟社會進一步發展。從新材料的研發過程來看，根據以往發經驗，新材料的生產需要經過三個階段;開發研究、生產材料、大規模商品化應用，這三個階段銜接越緊密，則效益越高，反之，材料的研發生產與推廣之間倘若產生脫節問題，材料的研發就不得不陷入困境。得益于國家對新材料技術的重視，我國材料的研發規模并不小，但材料的推廣應用力度較弱，新材料與舊材料、基礎材料與高新材料、軍用與民用材料之間的關系沒有得到良好處理。因此，在新材料的研發上，需要建立一定規模的新材料研究開發生產推廣一體化的系統，將實驗室與市場相對接，從而提高新材料生產的實用性與效率化。從新材料的學術工作角度來看，需要改變以往的研究方式。其一應當及時關注市場所需，適當擴大選題范圍，從需求的角度而不是供應角度出發研究新材料。通俗地說，研發新材料之前需要先觀察市場上缺什么，而不是我們有能力研制什么。其二應當注意處理好新舊材料之間的關系，舊材料的舊是相對于新材料而言，舊并不等于沒用，注意不要割裂新舊材料之間的關系，應當以辯證角度看待材料的進化發展。

結束語：

材料科學作為現代經濟社會發展的三大支柱之一，存在于生產生活的方方面面。我們應當認識到材料科學存在的重要性，并以學科發展為己任，以創新為利器，通過材料科學的發展推動人類社會的整體進步。

參考文獻：

[1]屠海令，張世榮，.新材料的發展解讀[J].中國工程科學.2016，（04）：90-100.

[2]冀志宏.2017年中國新材料行業發展現狀及發展前景分析[J].中國工業評論，2016，（07）：72-76

[3]楊霄.材料科學與人類文明[N].大河報，2017，（09）：07.

[4]宋家樹，張興鈐，張萬箱.材料科學與工程發展的展望[J].中國材料科學，2018，（02）：04.

作者簡介：

胡 ?意（1999-），2017級物理學。

吳天宇（2000-），2017級物理學。