第一篇：論材料與人類生活

論材料與人類生活

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材料是人類生存和生活必不可缺少的部分，是人類文明的物質基礎和先導，是直接推動社會發展的動力。通過對材料與生活這門課的學習，我了解到了很多關于材料的知識，也學會了從科學的角度看待我們生活中的各種材料。

從歷史上的舊石器演進到新石器，再由新石器進步到現今高度科技發達的世界，材料一直在不斷地進步發明中，亦可以說是人類文明的代表。所以，可借由某一時期所用的材料去判斷那時期的科技發展情形或者是人類生活的狀況。而在今日的社會，材料科學的發展更顯出其重要性。例如現今大樓中，紛紛要求防火建材，可知材料科學亦在人類生活的安全上占有不可忽視的地位。又如電子設備的演進，從體積非常大的真空管、晶體管進步到集成電路，不僅為現代的科技另造高峰，同時也使得電器用品趨于小型化、輕巧化、功能強、易于攜帶等種種好處。所以說人類的生活確實是與材料科學有關。

隨著科技日新月異，許多新科技發展的材料愈來愈常應用于人類日常生活之中。因為人們日常生活中所需用到的種種物品皆是由許多不同材料所組成，可能是傳統的，也可能是新研發出來的。但不論是何種材料，其優缺點、好與壞，都直接或間接地影響到我們的生活。而除了日常生活，在國防或科技方面，材料科學亦為一不可忽視的重要課題。另外在醫學工程及環境保護上，材料科學的發展亦對其有極大的助益。至于在航天科技及信息網絡的應用上，材料科學的發展更是占有舉足輕重的地位。50年代末，美國政府就制定了全國材料發展規劃，70～80年代又進行了多次的補充和修正，把重點放在超硬化合物、半導體激光材料、磁性材料和精密陶瓷上。日本在1980年開展了為期10年、耗資4億美元的新材料發展規劃，重點領域為精密陶瓷、功能高分子、復合材料、生物材料等。接著歐洲與前蘇聯也 制訂了類似的規劃，競爭的項目也集中在這些領域。某些具有特殊性能的新材料的出現，引 起了今天的高技術突飛猛進的發展。

1982年日本首次研制出了陶瓷發動機小汽車，引起了世界性轟動。因為它的出現將使發動機重量減輕，提高燃燒度和節約燃料的愿望成為現實。1988年前蘇聯一架以液氫為燃料的中型運輸機首次試飛成功，象征人類在航空領域中啟 用了無污染的新能源--液氫。液氫的沸點為－253℃，攜儲液氫需要高效率的絕熱材料。液氫發動機的使用，則意味著低溫極限技術已達到實用化程度。1989年3 月，日本的一艘6500號潛水調查船下潛到6500米的深海區，打破了美國、前蘇 聯和德國的下潛紀錄。這艘潛水艇耐水艙使用的正是一種高強度鈦合金，觀察窗使用的是一種新型的有機玻璃。有了深海探測技術，人們才可實現對人類資源 開發有不可估量的意義的深海資源的開發。美國在1989年12月入侵巴拿馬，1991年1月人侵海灣以及此刻正在空襲南聯 盟的戰爭中，使用的F-ll7隱身戰斗機世人皆知。這種武器之所以能隱身，就是 使用了一種吸波材料和吸波涂層。由此可見，材料的發展已成為戰爭勝負的一個方面。

新材料與現代科學技術特別是高技術是互相依存、互相促進的，高技術的 飛速發展對新材料提出了更高的要求。精密測試技術，電子顯微技術，高速大容量計算技術等的發展，為材料科學工作者提供了更有力的研究工具。

大致而言，材料的發展可分為三個時期：

（一）分離型：材料單純而簡單，可直接視為單一材料，只對本身的特性加以應用，而材料的組成只有一種，不摻雜任何材料，即金屬是金屬，陶瓷就是陶瓷。

（二）混合型：是由二種或二種以上的材料所組成，應用彼此間特性的相結合而發展出的新產品。

（三）融合型：是由多種材質合成在一起，已經不能分辨異種物質的材料，是一創造發明出的新材料。

由于材料發展不斷推陳出新，各種應用更是處處可見材料的蹤影，而且對人類生活的影響更是深遠。所以，材料科學不僅僅是一門學問而已，它的發展與我們的生活息息相關且密不可分。

材料的應用非常廣泛，且對于人類的生活影響也非常深遠。舉凡日常生活的食、衣、住、行、育、樂、醫療、通訊以至軍事國防及太空發展等等，無一不與材料有關。以下便逐一分類說明材料對人們生活的影響及其應用的層面：

（一）在日常生活方面：

生活中食、衣、住、行、育、樂等用品和我們所使用的材料有著很大的關系；如衣服的制造原料原本是取之于天然的絲棉，但是由于耐龍、特多龍及人造纖維的發明使得衣服的質料愈加地舒適與保暖。在房屋建筑上，防火建材的研發使得我們住得更安心，另外建筑物的防震設計越來越堅固，使得我們生命獲得更好的保障。碳纖維材質應用于制造腳踏車，使原本已趨向夕陽工業的腳踏車工業又變得繽紛燦爛；而未來磁浮列車的開發可讓我們的交通更安全與快速。在娛樂方面，視聽產品光盤CD、影碟LD等不斷地發展，使得我們的生活更享受。

（二）在家電用品方面：

由于半導體工業的發展，使電子材料從原本體積大的真空管時代經過了晶體管到現在的集成電路時代，不但使體積大大地縮小，附加的功能也跟隨之提高。輕薄化、小型化、速度快及易于攜帶等功能，改善了以前笨重、功能少且不易搬運等問題。如計算機的發展過程中由原本體積龐大到要一個房子才容納得下，進展到可放置于桌上的個人計算機或筆記型計算機，且功能更強，執行速度更快。又如電飯鍋、洗衣機都有Fuzzy的功能，使用的過程更加人性化。音響設備，如收音機、隨身聽的發明，使得我們易于攜帶且不再局限于只能在室內使用。液晶顯示材料的發展增加了視覺的效果。而可錄式CD材料的研發，因其具有高密度、低損耗等優點，所以廣受開發制造。

（三）在通訊方面：

由于科技及信息快速地進步發展，信息的獲得可藉各種通訊設備來傳達，如衛星通訊、網絡聯機、無線與有線通訊及光纖通訊的開發應用皆使信息傳播得更快速、更精確。而這些皆有賴于材料適當地開發及運用。

（四）在醫療方面：

人類生、老、病、死少不了就醫及身體健康的維護，因此各種生化、生醫儀器及傳感器便因應而生，如檢測人體內之血液，血壓，pH值……等。另外激光技術應用于醫學上的切割、開刀手術；陶瓷做的假牙、人工骨、人工關節及齒列矯正的材料皆有進展。而由于傳感器應用于醫學上的偵測，能使病人的檢測更便捷、更精準以提高醫療效果，另外也由于材料的改進發明使得人工義肢、器官等更能與人體適應使病人感到更舒適，同時也延長了人類的壽命。

（五）在環境保護方面：

由于人口與日俱增，可用的土地及資源有限，為了要讓地球生生不息，就必須發展環境材料及污染傳感器以維護環境品質。環境材料是指對資源和能源消耗最少、生態環境影響最小、再生循環利用率最高、或可分解使用的具有優異使用性能的新型材料。所以廢棄物的回收再利用更是值得開發，如再生紙，鋁制汽車……等。至于環境品質檢測上，如氣體傳感器可用來測定有毒氣體和汽機車廢氣排放量及工廠的排氣，另外水質污染傳感器及噪音分貝機的發明，都能使我們迅速得知周遭環境的品質。如去年日本地鐵的毒氣事件中，若事先有裝設氣體傳感器就不會造成如此大的傷亡了。

（六）在能源方面：

由于煤、石油、天然氣的發現，使得人類的能源問題暫時獲得解決。但許多發展中國家正相繼進入經濟高速增長期，對資源、能源的需求將進一步遽增，由此造成的資源能源短缺問題會日益嚴重。預計到二十一世紀末，將會出現石油、天然氣等石化燃料的枯竭。而如何

去找尋一個替代品是目前相當重要的課題，所以現在正極力開發運用太陽能、水力、風力來發電以獲得能源。而太陽電池便是利用非晶硅之類的材料做成的，太陽光電能所提供的不僅是能源，并且對環保頗有貢獻，在有限的傳統能源及環境污染問題日趨嚴重的情況下，開發并使用無污染的太陽光電能乃勢在必行。

（七）在軍事國防方面：

軍事武器日新月異不斷進步，如何發展出更安全、更快速、更精確的武器，是國防科技的重點。而國防利技的發展已使得戰爭不再像以前的肉搏戰了。如紅外線光罩的發明，因其能避免受空氣中水分子、一氧化碳的吸附，以及受懸浮粒子的撞擊而損耗，所以更能精準偵測以防衛國家。而在雷達偵測方面，更為國家安全提供很好的預警。

（八）在太空發展方面：

飛機的發明使得我們往來各地更加便捷，而航天飛機的發明使我們能對外層空間加以探測，衛星的發展更為地球表面的探測以及信息的傳遞提供了很好的中繼站。而這些都是由于材料發展的結果，如鋁合金、鈦合金的輕巧耐高溫等優良特性，已都應用于航天工業上。

某一種新材料的問世及其應用，往往會引起人類社會的重大變革。人們把 人類歷史分為石器、青銅器和鐵器時代。在群居洞穴的猿人舊石器時代，通過簡單加工獲得石器幫助人類狩獵護身和生存，隨著對石器加工制作水平的提高，出現了原始手工業如制陶和紡織，人們稱之為新石器時代。青銅時代大約源 于4000-5000年前。青銅是銅錫鋁等元素組成的合金，與純銅相比，青銅熔點低，硬 度高，比石器易制作且耐用。青銅器大大促進了農業和手工業的出現。鐵器時 代則被認為是始于2000多年前，春秋戰國時代，由鐵制作的農具、手工工具及各種 兵器，得以廣泛應用，大大促進了當時社會的發展。鋼鐵、水泥等材料的出現和 廣泛應用，人類社會開始從農業和手工業社會進入了工業社會。本世紀半導體 硅、高集成芯片的出現和廣泛應用，則把人類由工業社會推向信息和知識經濟社會。

材料是工業的基礎，材料科學的發展是具前瞻性的，是走在時代的尖端，它決定了人類的生活方式，為人類的未來生活畫出藍圖，使人類的生活品質不斷地提升。所以說材料科學對人類生活的影響甚巨，以前如此，未來更是如此。

正因為材料與人類生活息息相關,人類生活得進步，人類社會的發展都是以材料的發展為前提的，因此性能不斷提高、來源愈來愈廣泛、能滿足人類生活和社會日益增加的需要的先進材料，將會以更快的速度、更高的質量和性能而獲得發展。我們有理由相信，在人類科技將會取得輝煌進步的21實際，一系列高性能、有廣泛用途的各種

先進材料，將會層出不窮的出現，滲透到我們生活中的每一個角落、每一個領域，明天的生活將更加多姿多彩，燦爛而又輝煌！

第二篇：動物與人類生活

我最喜歡的動物及其與人類關系

引言：世界上動物千千萬，而我最喜歡的動物是狗。狗憑借其善解人意，友善忠誠的性格成為陪伴人們一起長期生活的動物之一。常言到：狗是人類的好朋友，狗與人的關系是很親密的。而在當代人類生活、工作中狗扮演著越來越重要而且是不可或缺的角色主要內容：

一、我喜歡狗的原因。

從小我就對狗狗特別特別感興趣。我覺得這應該和我們家養的第一只狗—哈巴狗“豆豆”有關。從我能記事起，豆豆就一直陪伴著我和哥哥，我們帶著它一塊散步，給它洗澡，看它洗完澡后亂甩身上的水和不經意間滑倒時的滑稽表情，牽著它的爪子一起跳舞??直到我上了一年級，某天回家發現豆豆不見了，原來它被外公送給了別人。那時候我特別傷心，在路上看到哈巴狗都會瞧一瞧是不是我家豆豆??從那時起，我就覺得我的生活中不能缺了狗狗。長大后，我漸漸的發現了狗的很多優點：

（一）忠誠，看電影看小說都能看到很多關于狗狗的故事：《忠犬八公》《我和狗狗的十個約會《導盲犬小Q》等，每看一部都是淚流滿面。其實人與狗的故事從很早以前就一直延續至今，而狗的忠誠是人們共同認可的；

（二）友善，我認為狗是天生友善的動物，尤其是對小朋友而言。也正因為如此，很多人都愿意讓狗狗做他們的寵物，陪他們的小孩子玩耍；

（三）善解人意，狗是一種通人性的動物，它們很聰明，也知道主人何時生氣，何時開心。當你生氣時它會蹲在一旁偷偷拿眼瞄你，不敢妄自上來纏你，而當你開心時，它會陪你開心，和你一塊玩耍??總而言之，狗狗就是這么惹人愛的動物，二、狗與人類的關系狗和人類之間的感情可以追溯到幾千年前，而我也相信，在今后的日子里人和狗之間的感情還會一直延續下去。而在現代社會中，狗扮演越來越多也是越來越重要的角色，主要歸結為兩種，服務犬類和寵物犬類。服務犬類主要作為看門犬，警犬，緝毒犬，搜救犬，獵犬牧羊犬，軍犬等。而人們最為了解的莫過于警犬和導盲犬。在2008年的汶川大地震中警犬憑借其 靈敏的嗅覺跟隨著解放軍救了很多人，同時也有很多警犬由于身體負荷過重而犧牲在救災現場??而關于導盲犬，它們經過專業的訓練，也已經成為了殘疾人離不開的好伙伴了。除此之外，現在我們最常見到的是狗作為寵物來陪伴人們。有小孩的家庭中是最有可能養狗。

父母通常將狗作為兒童淘氣時的玩具，而狗更應該是一本教科書，教育兒童基本的生物常識以及關于生命與死亡的知識。兒童通過關心寵物知道了什么是責任，此外狗狗作為寵物還可以幫助兒童更好的應對生活的壓力，現代社會離婚率居高不下，寵物有助于減輕孩子由于父母離異和兄弟離散而帶來的孤獨感，同樣寵物還可以成為孩子們樂意的玩伴。另外，狗還使得老年人得到了馴養寵物的經歷，撫摸和被撫摸的機會并且有一種安全穩定的感覺。動物還可以用于改善老年人的身體和心理健康，研究表明在護理院和退休社區，有狗等寵物始終陪伴著主人能使老人更少出現意外。結束語：

總而言之，狗是對我們人類最忠誠的動物之一，它們用它們短暫的一生來盡心盡力地陪伴我們。而我們能做的不多，就只有好好關愛它，陪它們一起玩耍，給它們安全感，真心待它。讓我們保持人與動物之間的那種美好、自然與和諧。

參考文獻：

趙建成，生物資源學科學出版社，2002.[日]川口 晴，與狗狗的十個約定.中信出版社，2008.[美] stein Garth，我在雨中等你.圓神出版社，2008.

第三篇：淺談材料科學與人類生活

淺談材料科學與人類生活

通過對《材料科學與工程概論》的學習，我了解到了很多關于材料的知識，也學會了從科學的角度看待我們生活中的各種材料。

人類的生活演進，除了思想觀念之外，物質的發明扮演著相當重要的角色。自從遠古時代人們使用石器開始，材料就和人類生活結下不解之緣。再經過青銅器時代，鐵器時代而到高溫超導體出現的今日，材料無不日新月異地被發明與改革。人們也因為材料的進步而改善了生活的狀況。

農業時期，科技不發達，一切以手工做事。漸漸地，機械的發展使人類有更快速、簡便的制造工具。工業時期，機械取代了手工，勞力需求也減少；到了現在，勞力密集轉換成技術密集，民生消費產品，尤其在娛樂生活方面更為人們所重視。因此，在這一連串產業型態的轉變下，材料的發展便扮演了極重要的角色，同時也顯示出材料與人類生活的密切關系。

材料的沿革與發展

從歷史上的舊石器演進到新石器，再由新石器進步到現今高度科技發達的世界，材料一直在不斷地進步發明中，亦可以說是人類文明的代表。所以，可藉由某一時期所用的材料去判斷那時期的科技發展情形或者是人類生活的狀況。而在今日的社會，材料科學的發展更顯出其重要性。例如現今大樓中，紛紛要求「防火」建材，可知材料科學亦在人類生活的安全上占有不可忽視的地位。又如電子組件的演進，從體積非常大的真空管、晶體管進步到集成電路（IC化），不僅為現代的科技另造高峰，同時也使得電器用品趨于小型化、輕巧化、功能強、易于攜帶等種種好處。所以說人類的生活確實是與材料科學有關。

隨著科技日新月異，許多新科技發展的材料愈來愈常應用于人類日常生活之中。因為人們日常生活中所需用到的種種物品皆是由許多不同材料所組成，可能是傳統的，也可能是新研發出來的。但不論是何種材料，其優缺點、好與壞，都直接或間接地影響到我們的生活。而除了日常生活，在國防或科技方面，材料科學亦為一不可忽視的重要課題。另外在醫學工程及環境保護上，材料科學的發展亦對其有極大的助益。至于在航天科技及信息網絡的應用上，材料科學的發展更是占有舉足輕重的地位。

大致而言，材料的發展可分為三個時期：

（一）分離型：材料單純而簡單，可直接視為單一材料，只對本身的特性加以應用，而材料的組成只有一種，不摻雜任何材料，即金屬是金屬，陶瓷就是陶瓷。

（二）混合型：是由二種或二種以上的材料所組成，應用彼此間特性的相結合而發展出的新產品。

（三）融合型：是由多種材質合成在一起，已經不能分辨異種物質的材料，是一創造發明出的新材料。

由于材料發展不斷推陳出新，各種應用更是處處可見材料的蹤影，而且對人類生活的影響更是深遠。所以，材料科學不僅僅是一門學問而已，它的發展與我們的生活息息相關且密不可分。

應用方面

材料的應用非常廣泛，且對于人類的生活影響也非常深遠。舉凡日常生活的食、衣、住、行、育、樂、醫療、通訊以至軍事國防及太空發展……等等，無一不與材料有關。以下便逐一分類說明材料對人們生活的影響及其應用的層面：

（一）在日常生活方面：

生活中食、衣、住、行、育、樂等用品和我們所使用的材料有著很大的關系；如衣服的制造原料原本是取之于天然的絲棉，但是由于耐龍、特多龍及人造纖維的發明使得衣服的質料愈加地舒適與保暖。在房屋建筑上，防火建材的研發使得我們住得更安心，另外建筑物的防震設計越來越堅固，使得我們生命獲得更好的保障。碳纖維材質應用于制造腳踏車，使原本已趨向夕陽工業的腳踏車工業又變得繽紛燦爛；而未來磁浮列車的開發可讓我們的交通更安全與快速。在娛樂方面，視聽產品光盤CD（Compact Disc）、影碟LD（Laser Disc）等不斷地發展，使得我們的生活更享受。

（二）在家電用品方面：

由于半導體工業的發展，使電子材料從原本體積大的真空管時代經過了晶體管到現在的集成電路（IC化）時代，不但使體積大大地縮小，附加的功能也跟隨之提高。輕薄化、小型化、速度快及易于攜帶等功能，改善了以前笨重、功能少且不易搬運等問題。如計算機的發展過程中由原本體積龐大到要一個房子才容納得下，進展到可放置于桌上的個人計算機或筆記型計算機，且功能更強，執行速度更快。又如電飯鍋、洗衣機都有Fuzzy的功能，使用的過程更加人性化。音響設備，如收音機、隨身聽的發明，使得我們易于攜帶且不再局限于只能在室內使用。液晶顯示材料的發展增加了視覺的效果。而可錄式CD材料的研發，因其具有高密度、低損耗等優點，所以廣受開發制造。

（三）在通訊方面：

由于科技及信息快速地進步發展，信息的獲得可藉各種通訊設備來傳達，如衛星通訊、網絡聯機、無線與有線通訊及光纖通訊的開發應用皆使信息傳播得更快速、更精確。而這些皆有賴于材料適當地開發及運用。

（四）在醫療方面：

人類生、老、病、死少不了就醫及身體健康的維護，因此各種生化、生醫儀器及傳感器便因應而生，如檢測人體內之血液，血壓，pH值……等。另外激光技術應用于醫學上的切割、開刀手術；陶瓷做的假牙、人工骨、人工關節及齒列矯正的材料皆有進展。而由于傳感器應用于醫學上的偵測，能使病人的檢測更便捷、更精準以提高醫療效果，另外也由于材料的改進發明使得人工義肢、器官等更能與人體適應使病人感到更舒適，同時也延長了人類的壽命。

（五）在環境保護方面：

由于人口與日俱增，可用的土地及資源有限，為了要讓地球生生不息，就必須發展環境材料及污染傳感器以維護環境品質。環境材料是指對資源和能源消耗最少、生態環境影響最小、再生循環利用率最高、或可分解使用的具有優異使用性能的新型材料。所以廢棄物的回收再利用更是值得開發，如再生紙，鋁制汽車……等。至于環境品質檢測上，如氣體傳感器可用來測定有毒氣體和汽機車廢氣排放量及工廠的排氣，另外水質污染傳感器及噪音分貝機的發明，都能使我們迅速得知周遭環境的品質。如去年日本地鐵的毒氣事件中，若事先有裝設氣體傳感器就不會造成如此大的傷亡了。

（六）在能源方面：

由于煤、石油、天然氣的發現，使得人類的能源問題暫時獲得解決。但許多發展中國家正相繼進入經濟高速增長期，對資源、能源的需求將進一步遽增，由此造成的資源能源短缺問題會日益嚴重。預計到二十一世紀末，將會出現石油、天然氣等石化燃料的枯竭。而如何去找尋一個替代品是目前相當重要的課題，所以現在正極力開發運用太陽能、水力、風力來發電以獲得能源。而太陽電池便是利用非晶硅之類的材料做成的，太陽光電能所提供的不僅是能源，并且對環保頗有貢獻，在有限的傳統能源及環境污染問題日趨嚴重的情況下，開發并使用無污染的太陽光電能乃勢在必行。

（七）在軍事國防方面：

軍事武器日新月異不斷進步，如何發展出更安全、更快速、更精確的武器，是國防科技的重點。而國防利技的發展已使得戰爭不再像以前的肉搏戰了。如紅外線光罩的發明，因其能避免受空氣中水分子、一氧化碳的吸附，以及受懸浮粒子的撞擊而損耗，所以更能精準偵測以防衛國家。而在雷達偵測方面，更為國家安全提供很好的預警。

（八）在太空發展方面：

飛機的發明使得我們往來各地更加便捷，而航天飛機的發明使我們能對外層空間加以探測，衛星的發展更為地球表面的探測以及信息的傳遞提供了很好的中繼站。而這些都是由于材料發展的結果，如鋁合金、鈦合金的輕巧耐高溫等優良特性，已都應用于航天工業上。

結語

總之，材料科學應用的范圍實在太多了，從日常生活的食、衣、住、行到軍事國防，無不與材料發生關系。而除了上述的應用之外，目前更積極研發新材料，如高溫超導材料、鉆石膜材料以及附有人工智能的材料，而新材料勢必將主導未來的世界。

材料是工業的基礎，材料科學的發展是具前瞻性的，是走在時代的尖端，它決定了人類的生活方式，為人類的未來生活畫出藍圖，使人類的生活品質不斷地提升。所以說材料科學對人類生活的影響甚巨，以前如此，未來更是如此。

正因為材料與人類生活息息相關,人類生活得進步，人類社會的發展都是以材料的發展為前提的，因此性能不斷提高、來源愈來愈廣泛、能滿足人類生活和社會日益增加的需要的先進材料，將會以更快的速度、更高的質量和性能而獲得發展。我們有理由相信，在人類科技將會取得輝煌進步的21實際，一系列高性能、有廣泛用途的各種先進材料，將會層出不窮的出現，滲透到我們生活中的每一個角落、每一個領域，明天的生活將更加多姿多彩，燦爛而又輝煌！

第四篇：化學與人類生活

化學與人類生活課程論文

化學對人類生存環境的影響

-------學院------系-----專業 姓名-----學號--------摘要：1.化學改善了人類生存環境；

2.化學也對環境造成了破壞。

關鍵詞：化學，酸雨，化學煙霧，溫室效應。

化學使人類開始自己創造新物質，而同時又對環境造成了前所未有的惡劣影響。

1.化學改善了人類生存環境

1.1 化工廠產出各種各樣的化肥，能較好改善土壤，提高生產力；

1.2 石油可以提煉出瀝青，燃油，生產各種各樣的塑料，大大滿足了人類部分需求；

1.3 含硅酸鹽的水泥澆筑了一條條通往四面八方的大道，一塊塊拼成橋梁的路板，一座座高聳入云的大廈。

2.化學也對環境造成了破壞

2.1含硫的礦石燃料的燃燒，如煤炭，釋放了含硫氧化物，引發了酸雨。酸雨腐蝕了珍貴的文物和建筑，造成了大片綠色植物和河里的魚類死亡;

2.2 燃料燃燒不充分產生的廢氣含有毒物質，在空氣不通風和陽光照射等條件下發生化學反應，產生化學煙霧，嚴重威脅人們的生命。

2.3 大量礦石燃料的燃燒釋放了熱量，超出環境的承受范圍，嚴重影響全球的氣候，造成溫室效應。

總而言之，化學是一把雙刃劍，我們應該利用化學創造新物質，服務社會，造福人類。同時我們也要盡量避免化學對環境造成的惡劣影響，合理利用化學治理環境污染，發展綠色化學技術，促進人類和社會的進步。

第五篇：論金屬材料與人類發展

論金屬材料與人類發展

沈鳳

摘要：介紹了金屬材料在人類社會進步中的重要性，突出介紹了合金鋼及其發展，又著重介紹屬于合金鋼的新型金屬材料目前的戰略性研究，不同分類屬性以及在生活中的重要應用。參考文獻：材料科學概論

材料與人類文明

合金鋼的現狀與未來

新型金屬材料及其應用研究

金屬材料科學的發展歷程與人類思維方式的演變

我國低合金鋼及微合金鋼的發展、問題和方向

眾所周知，材料既是運用于人類社會，能經濟地制造有用器件的實體物質。材料的范圍非常廣闊，其中包括：鋼鐵，土石，陶瓷，纖維，橡膠等眾多千變萬化的物質。隨著人類科技文明的不斷發展，材料的不同屬性也被不斷創新地結合起來形成越來越廣泛使用的先進復合材料。

毫無疑問人類社會的歷史就是一部利用材料為文明進步鋪墊的歷史，人類使用材料的歷史已有7個時代，人類知識和經驗的增長過程中，材料的使用才得以發展。我們可從中得知：是哪些或哪類材料在一定的歷史條件下最能滿足技術和經濟的需要；而從中我們不得不承認，在千變萬化的材料的世界，金屬材料無論在過去還是現在，始終占有及其重要的地位。人類文明的發展和社會的進步同金屬材料關系十分密切。繼石器時代之后出現的銅器時代、鐵器時代，均以金屬材料的應用為其時代的顯著標志。現代，種類繁多的金屬材料已成為人類社會發展的重要物質基礎。

從金屬材料的定義來看，金屬材料通常分為黑色金屬、有色金屬和特種金屬材料。黑色金屬又稱鋼鐵材料，包括含鐵90％以上的工業純鐵，含碳 2％～4％的鑄鐵，含碳小于 2％的碳鋼，以及各種用途的結構鋼、不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金不銹鋼、精密合金等。廣義的黑色金屬還包括鉻、錳及其合金。有色金屬是指除鐵、鉻、錳以外的所有金屬及其合金，通常分為輕金屬、重金屬、貴金屬、半金屬、稀有金屬和稀土金屬等。有色合金的強度和硬度一般比純金屬高，并且電阻大、電阻溫度系數小。特種金屬材料包括不同用途的結構金屬材料和功能金屬材料。其中有通過快速冷凝工藝獲得的非晶態金屬材料，以及準晶、微晶、納米晶金屬材料等；還有隱身、抗氫、超導、形狀記憶、耐磨、減振阻尼等特殊功能合金，以及金屬基復合材料等。

歷史上來看公元1000年以后，技術領域才開始了一個新時代。原料的開采和加工技 術經歷了重要的繁榮階段，當時以水力為驅動能代替以往動物和人的力量。利用水力驅動的鼓風機使冶煉達到的溫度，可將鐵化為液體，鐵在爐火中被加工成可鍛鐵，從而發明了精煉法。此法直到18世紀末才被其它方法淘汰，直到這時才可以大量生產質量較高的鐵。因此，可以說正式煉鐵技術的大力發展催動了西方偉大的工業革命，從此，西方世界整整強大起來。

在目前和可預見的未來, 合金鋼仍然是社會和經濟發展所需要的重要材料。新型合金鋼 必須滿足社會發展對鋼鐵生產、加工、使用和回收等環節提出的節約能源、節省資源、保護環境的要求為此, 合金鋼將向高性能和多品種方向發展。概述了高強度低合金鋼、合金結構鋼、超高強度鋼、不銹耐蝕鋼、耐熱鋼、工具鋼、模具鋼、軸承鋼等合金鋼的現狀和發展趨勢。鋼鐵材料以其資源豐富、生產規模大、易于加工、性能多樣、價格低廉、使用方便 和便于回收等特征成為工業生產和人民生活中廣泛使用的材料。

合金鋼的開發現狀可以描述為高性能化和多品種化。由于采用新技術、新裝備、新工藝和新的檢測技術如精料、高潔凈度冶煉、連鑄、高精度軋制、控軋控冷、可控氣氛熱處理、在線檢測和精整等, 合金鋼的潔凈度、均勻度、組織細化度和尺寸精度等得到了提高。合金

鋼的潔凈度提高到一定程度后, 不但原有性能大幅度改善, 而且還能賦予合金鋼新的特性，例如軸承鋼的氧含量降低后，軸承壽命的提高幅度超過一個數量級，磷含量降低到3×10的-6次方后奧氏體不銹鋼則對應力腐蝕免疫，通過控制齒輪鋼中的元素含量, 可將淬透性帶波動控制在4HRC范圍內, 從而提高齒輪的精度和壽命，大型模具鋼需要三向力學性能 相當, 特別是三向塑性基本相當。組織的超細化可以在提高強度的同時改善韌性。

合金鋼除了種類繁多之外, 在規格上也表現出與眾不同的特點。除了板、管、絲、帶、棒和異型材之外, 還有復合材、表面合金化材、表面處理材、靜鍛材、精密鑄件、粉末冶金制品。進人21世紀后, 高層建筑、深層地下和海洋設施、大跨度重載橋梁、輕型節能汽車、石油開采和長距離油氣輸送管線、大型儲存容器、工程機械、精密儀器、大型民 用船舶、軍用艦艇、航空航天器、高速鐵路設施、能源設施等國民經濟的各個部門都需 要性能高、使用壽命長且成本低的新型合金鋼, 新型合金鋼必須同時滿足社會發展對鋼 鐵生產、加工、使用和回收等環節提出的節約能源、節省資源、保護環境的要求。

近年來我國低合金鋼及微合金鋼的科研、生產和應用領域在國家“九五”攻關期間有了突飛猛進的變化:我國鋼產量突破1 億t, 新型的低合金鋼開發在我國已形成一個自成體系的微合金鋼門類。形成了一批微合金鋼開發和生產的基地。它們從合金設計抓起,著力于裝備的改造和工藝優化, 取得了各有側重的成就，但是我國的低合金鋼和微合金鋼的生產和質量還遠落后于各工業發達國家, 我國低合金鋼的研究和生產有3 個明顯的缺陷: ① 處于模仿開發階段, 自主創新少;② 控軋控冷技術受制于現有的裝備;③ 合金設計理論指導與生產水平的脫節, 宏觀的合金設計尚處于基礎研究階段, 而微觀層次上的合金設計過于超前。因此未來的發展, 將致力突出的缺點來尋求技術上的巨大進步。

其次，進入新世紀，新型技術材料的的發展也不容忽視，新型金屬材料種類繁多，它們都屬合金。從宏觀上可以分為：金屬基梯度復合材料，金屬間化合物材料，金屬功能材料，金屬環境材料。梯度復合材料是指沿著某一方向其物理、化學、生物、力學等單一或復合性能發生連續變化，以適應不同環境，實現某種特殊功能的先進材料。構成梯度復合材料的組成及顯微組織（陶瓷、金屬或合金、有機物、纖維等）不僅是連續分布，適應環境，而且是可以控制的；具有普通金屬基復合材料沒有的性能特點，其應用領域不斷擴大，對國民濟的發展起到更大的推動作用。金屬間化合物是指金屬與金屬，金屬與類金屬間形成的化合物。金屬間化合物可以具有特定的組成成分，也可在一定范圍內變化，從而形成以化合物為基體的固溶體。金屬間化合物是長程有序的，具有特殊的晶體結構、電子結構與能帶結構。在新型金屬材料中金屬間化合物具有高的比強度、耐高溫、抗腐蝕、抗氧化、耐磨損等優點，是一類極具發展潛力的高溫結構材料，在航空、航天、汽車、化工、機械等許多工業領域有著廣闊的應用前景。金屬功能材料在能量與信息的顯示、轉換、傳輸、存儲等方面具有獨特的功能，這些特殊功能是以它們所具有優良的電學、磁學、光學、熱學、聲學等物理性能為基礎的。金屬功能材料往往在能量與信息的功能方面，具有導電性、磁性、導熱性、熱膨脹特性、彈性等一些特殊的物理性能，如形狀記憶特性、儲氫特性等，成為一類極為重要的功能材料。金屬環境材料指從生產到使用及回收的整個過程中，性能優良、功能良好、對資源和能源消耗少、對環境污染小、循環再生利用率高的材料。用金屬環境材料制造的產品具有以下基本特性：一是優良的環境友好性，即產品從生產到使用乃至廢棄、回收處理的各個環節對環境無害或對環境危害甚小；用戶在使用環境材料產品時不產生環境污染或只有微小的污染； 報廢產品在回收處理過程中產生的廢棄物很少。二是最大限度地利用材料資源，即產品應盡量減少材料的使用，減少使用材料的種類，特別是高溫環境下的穩定性能好[6]。三是最大限度地節約能源，即產品在生命周期的各個環節所消耗能源應最少。

現今世界上具有戰略意義的研究項目有：

一.金屬基復合材料是一種新型材料，其研發歷史雖僅有三十幾年，但一些發達國家已把

這種材料的基礎理論和開發應用研究作為其高新技術發展戰略的重要組成部分。其中，鋁基復合材料，比重小，比剛度、比強度高，耐磨性能好，熱膨脹系數低，在金屬基復合材料中始終占主導地位。目前，美國、日本和德國的一些公司已將鋁基復材料成功地應用于活塞、連桿、缸套等內燃機零部件及傳動軸、剎車制動盤等汽車零部件的制造上，不僅減輕了這些構件的重量、延長了壽命，而且還提高了內燃機、汽車的整體性能。二.形狀記憶合金是一種新的功能金屬材料，用這種合金做成的金屬絲，即使將它揉成一團，但只要達到某個溫度，它便能在瞬間恢復原來的形狀。形狀記憶合金能具有這種不可思議的“記憶力”目前的解釋是因這類合金具有馬氏體相變。凡是具有馬氏體相變的合金，將它加熱到相變溫度時，就能從馬氏體結構轉變為奧氏體結構，完全恢復原來的形狀。形狀記憶合金由于具有特殊的形狀記憶功能，所以被廣泛地用于衛星、航空、生物工程、醫藥、能源和自動化等方面。

三.其他重要的戰略研究還有：高溫合金，貯氫合金，非晶態合金等等。其中貯氫合金 氫是21世紀要開發的新能源之一。氫能源的優點是發熱值高、沒有污染和資源豐富。貯氫合金是利用金屬或合金與氫形成氫化物而把氫貯存起來。隨著石油資源逐漸枯竭，氫能源終將代替汽油、柴油驅動汽車，并一勞永逸消除燃燒汽油、柴油產生的污染。

綜上所述我們不難發現金屬材料在工程中一直是最重要的工程材料。隨著科學技術的進步，從資源、能源和環境方面對金屬材料提出了新的要求：一是對已有的金屬材料要最大限度地提高它的質量，挖掘它的潛力，使其產生最大的效益；二是開拓金屬材料新的功能，以適應更高的使用要求。

當今世界，我們正面臨著又一場新的技術革命——有人稱之為第四次工業革命。這次革命是以信息科學、材料科學和生物科學為前沿的。科技界權威人士認為，這場工業技術革命所帶來的影響和創造的社會財富，將遠遠超過歷次工業革命。如何才能在這次革命中占有先機呢？我們發現在所有國家，有效開發和利用原料，尤其是國內原料，是發展經濟的重要前提。在其他工業高度發達的國家里，各種原料供應也很緊張。發達國家的原料出口，1955年約為94％，1960年約為90％，而1966年已下降到88 ％。各國都將材料的研究探索置于國家的首要地位。走在材料科學的最前沿，特別是對新型金屬材料的探索研究將對社會進步，綜合國力的增強，環境保護有著舉足輕重的戰略性意義。

在對材料科學的研究過程中，我們不能再將目光短淺地放在不同類別的材料上，金屬材料的進一步發展也越來越依賴于與非金屬材料，高分子材料等不同材料的合理結合，材料科學家們將開創一個合作研究的新局面，即在“系統論”的新時代，要求梭此分割的各專門學 科結合起來，要求被隔絕于各專門學科的科學工作者們認識到所肩負的共同使命，協同工作，高效地創造價廉、優質和低消耗的新材料。金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材 料和復合材料的界線將逐漸模糊，四類材料的統一性將會逐漸增加，包容這四類材料理論的“材料科學”將成為名副其實。

金屬材料的新發展發展就是不斷探索新材料，何為“新材料”？它包含著兩個層面的含義，一是對傳統材料的再開發，使其在性能上獲得重大突破的材料；二是采用新工藝和新技術合成，開發出具有各種擁有不同金屬材料亦或是非金屬材料特性優點的材料。由此可以看出，新材料與新工藝、新技術有著密切的關系。一方面，新工藝與新技術的使用不斷地擴展了人類的技術手段，從而使人類更加充分地開發傳統材料中的各種新的性能或功能，更重要的是，通過新的合成工藝與技術，使人類獲得種類更多、性能更佳的新型材料。

新型材料，新型工藝，新型技術需要一個對已有知識體系的熟練運用，去掌握材料科學發展的進程，使原有各理論相互結合的艱難創新的過程。