第一章 緒論---第1節(jié) 材料科學(xué)與工程概述(3)

（3）材料科學(xué)的作用
    從歷史回顧的角度，我們可以用具體的幾個(gè)例子來反映材料科學(xué)在科技進(jìn)步中的作用。圖1-2和圖1-3分別示出了材料比強(qiáng)度和刀具材料加工速度兩個(gè)方面隨年代不同的變化，其直接的顯著作用之一是改進(jìn)了飛機(jī)的設(shè)計(jì)，使交通工具節(jié)能。而切削速度增長了100倍已導(dǎo)致了高效加工和制造工藝變成為低成本。圖1-4說明了集成電路自1958年問世以來的發(fā)展趨勢，可以看出，到90年代中期，器件縮小了100萬倍，單價(jià)下降了100萬倍，這主要是由于單晶硅片直徑增加、線寬變小、合格率提高的直接結(jié)果，由此導(dǎo)致了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等發(fā)生了質(zhì)的飛躍，進(jìn)而引起了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的巨大變化。
    同時(shí)，科技進(jìn)步又促進(jìn)了材料科學(xué)的自身發(fā)展。首先是應(yīng)用需求的牽引作用，這是材料科學(xué)發(fā)展的最重要的推動(dòng)力，例如信息技術(shù)的發(fā)展，從電子信息處理，發(fā)展到光電子信息處理，以至于光子信息處理，需要一系列材料作基礎(chǔ)，這包括光電子材料，非線性光學(xué)材料，光波導(dǎo)纖維、薄膜與器件等。又如能源工程技術(shù)的發(fā)展，要求材料能耐受更高溫度、具有更高可靠性以及壽命可預(yù)測的性質(zhì)，以提高效率，改善環(huán)境，同時(shí)也要求更好的耐磨損、耐腐蝕性等，這些都為材料科學(xué)提出了大量的研究問題。
    其次是對多學(xué)科交叉的推動(dòng)作用，材料科學(xué)本身就具有多學(xué)科交叉滲透的特征，包含著豐富的內(nèi)涵，例如材料的組分設(shè)計(jì)與合成，涉及到許多化學(xué)學(xué)科的分支，包括高溫過程的熱力學(xué)，動(dòng)力學(xué)以至在溫和條件下的仿生合成等。當(dāng)研究材料的微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系時(shí)，要涉及到物理學(xué)，特別是凝聚態(tài)物理，同時(shí)也涉及到非連續(xù)介質(zhì)微觀力學(xué)等諸學(xué)科。
   現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展具有學(xué)科間相互滲透、綜合交叉的特點(diǎn)，科學(xué)和經(jīng)濟(jì)之間的相互作用，正推動(dòng)著當(dāng)前最活躍的信息科學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展，也導(dǎo)致了一系列高新技術(shù)和高性能材料的誕生。如信息功能材料是當(dāng)代能源技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)、海洋工程技術(shù)、生物工程技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是新技術(shù)革命的先導(dǎo)。高溫結(jié)構(gòu)材料是人類遨游太空的材料基礎(chǔ)。毫米時(shí)代人類發(fā)明了拖拉機(jī)，微米時(shí)代人類發(fā)明了計(jì)算機(jī)，以納米材料為標(biāo)志的納米時(shí)代，人類將會(huì)創(chuàng)造出更大的輝煌。21世紀(jì)的人類科學(xué)技術(shù)，將以先進(jìn)材料技術(shù)、先進(jìn)能源技術(shù)、信息技術(shù)和生物技術(shù)等四大學(xué)科為中心，通過其相互交叉和相互影響，為人類創(chuàng)造出完全不同的物質(zhì)環(huán)境。未來的材料，將是與生物和自然具有很好的適應(yīng)性、相容性和環(huán)境友好的材料。因此，性能不斷提高、來源越來越廣泛、能滿足人類生活和社會(huì)日益增長需要的新材料，將會(huì)以更快的速度、更高的質(zhì)量獲得發(fā)展。