第一章 绪论---第1节 材料科学与工程概述(3)

（3）材料科学的作用
    从历史回顾的角度，我们可以用具体的几个例子来反映材料科学在科技进步中的作用。图1-2和图1-3分别示出了材料比强度和刀具材料加工速度两个方面随年代不同的变化，其直接的显著作用之一是改进了飞机的设计，使交通工具节能。而切削速度增长了100倍已导致了高效加工和制造工艺变成为低成本。图1-4说明了集成电路自1958年问世以来的发展趋势，可以看出，到90年代中期，器件缩小了100万倍，单价下降了100万倍，这主要是由于单晶硅片直径增加、线宽变小、合格率提高的直接结果，由此导致了微电子技术、计算机技术、通信技术等发生了质的飞跃，进而引起了经济、社会的巨大变化。
    同时，科技进步又促进了材料科学的自身发展。首先是应用需求的牵引作用，这是材料科学发展的最重要的推动力，例如信息技术的发展，从电子信息处理，发展到光电子信息处理，以至于光子信息处理，需要一系列材料作基础，这包括光电子材料，非线性光学材料，光波导纤维、薄膜与器件等。又如能源工程技术的发展，要求材料能耐受更高温度、具有更高可靠性以及寿命可预测的性质，以提高效率，改善环境，同时也要求更好的耐磨损、耐腐蚀性等，这些都为材料科学提出了大量的研究问题。
    其次是对多学科交叉的推动作用，材料科学本身就具有多学科交叉渗透的特征，包含着丰富的内涵，例如材料的组分设计与合成，涉及到许多化学学科的分支，包括高温过程的热力学，动力学以至在温和条件下的仿生合成等。当研究材料的微观结构与性能的关系时，要涉及到物理学，特别是凝聚态物理，同时也涉及到非连续介质微观力学等诸学科。
   现代科学技术的发展具有学科间相互渗透、综合交叉的特点，科学和经济之间的相互作用，正推动着当前最活跃的信息科学、生命科学和材料科学的发展，也导致了一系列高新技术和高性能材料的诞生。如信息功能材料是当代能源技术、信息技术、激光技术、计算机技术、空间技术、海洋工程技术、生物工程技术的物质基础，是新技术革命的先导。高温结构材料是人类遨游太空的材料基础。毫米时代人类发明了拖拉机，微米时代人类发明了计算机，以纳米材料为标志的纳米时代，人类将会创造出更大的辉煌。21世纪的人类科学技术，将以先进材料技术、先进能源技术、信息技术和生物技术等四大学科为中心，通过其相互交叉和相互影响，为人类创造出完全不同的物质环境。未来的材料，将是与生物和自然具有很好的适应性、相容性和环境友好的材料。因此，性能不断提高、来源越来越广泛、能满足人类生活和社会日益增长需要的新材料，将会以更快的速度、更高的质量获得发展。