試論物理新材料在新時(shí)代發(fā)展過程中的作用

劉敏 李明達(dá)

【摘?要】時(shí)代發(fā)展，日新月異，邁入新時(shí)代，我們感受到科技帶來的“溫暖”，享受著科技帶來的“便捷”。新材料作為推動(dòng)科技發(fā)展，助力人們對(duì)美好生活的向往一步步邁進(jìn)的關(guān)鍵力量，有著舉足輕重的作用。當(dāng)前，結(jié)合新時(shí)代發(fā)展要求，通過對(duì)新材料的再次論述和分析，剖析新材料的類型、所屬領(lǐng)域，對(duì)在其專業(yè)行業(yè)的突出貢獻(xiàn)，進(jìn)行論述，得出在新時(shí)代的發(fā)展，亦或是社會(huì)科學(xué)的進(jìn)步過程中，新材料扮演的角色無可替代。

【關(guān)鍵詞】物理材料;新材料;先進(jìn)材料;社會(huì)發(fā)展;科學(xué)創(chuàng)新;

按照我國關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的總體部署，為貫徹落實(shí)新材料產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展規(guī)劃，研究好新材料的內(nèi)涵和其發(fā)揮關(guān)鍵作用的重點(diǎn)領(lǐng)域，做好新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立完善新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，制定詳盡的新材料標(biāo)準(zhǔn)化工作計(jì)劃，不斷促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)于新時(shí)代發(fā)展進(jìn)程中，我國汽車新能源、節(jié)能和新能源各行業(yè)“標(biāo)配”化等六大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，有著關(guān)鍵的“先導(dǎo)”作用。[1]

一、關(guān)于新材料概念與內(nèi)涵的概述

新材料（或稱物理先進(jìn)材料），從基本概念概念講是指在科學(xué)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步過程中，本身性能和綜合作用發(fā)揮比傳統(tǒng)一般材料的性能更為優(yōu)越、更顯優(yōu)異的一類備受歡迎的材料。從另一層面講，新材料，也稱新型材料，是指正在研發(fā)的或已投入“試制”階段的、性能超群的某些材料，在某些方面對(duì)傳統(tǒng)材料的作用或性能的發(fā)揮起到了“升華”和補(bǔ)充升級(jí)的作用。

新材料技術(shù)，是指人們按照自身主觀意識(shí)或現(xiàn)實(shí)存在的客觀的要求，通過物理科學(xué)研究、材料類型設(shè)計(jì)、材料生產(chǎn)加工以及材料性能試驗(yàn)評(píng)價(jià)等一系列研究研發(fā)過程，一步步創(chuàng)造出能夠滿足各種需要和社會(huì)發(fā)展需要的的新型材料技術(shù)。

新材料的分類，從其傳統(tǒng)行業(yè)看，可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料，結(jié)構(gòu)材料主要參考的分類元素是強(qiáng)度、韌性、硬度、彈性等機(jī)械性的內(nèi)在形態(tài);功能材料主要參考的分類元素為材料所具有的電、光、聲、磁、熱等物理性的表現(xiàn)形式。但，隨著科技發(fā)展，時(shí)代進(jìn)步，材料有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在傳統(tǒng)材料分類基礎(chǔ)上，人們更多的通過現(xiàn)代化科研方式，不斷鉆研出新材料，可分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料以及先進(jìn)復(fù)合材料四大類新材料。[2]

二、新型材料應(yīng)用試論

1、硅材料。硅元素是當(dāng)前地殼上最豐富半導(dǎo)體元素，其性能優(yōu)越、同時(shí)與之匹配的科學(xué)加工技術(shù)成熟，已成為新時(shí)代發(fā)展進(jìn)程中固態(tài)電子器件的主要原料來源。隨著科學(xué)水平的日益提高，小規(guī)模集成電路已不能滿足發(fā)展需要，超大規(guī)模集成電路研究制造行于當(dāng)下，與之匹配的完整性高、均勻度高的硅單晶制備技術(shù)迫在眉睫。其中，雖然砷化鎵材料在集成電路中的應(yīng)用廣泛，也具有一定的優(yōu)越性，但硅的地位人不可撼動(dòng)。

2、記憶合金材料。記憶合金材料主要成分是鎳和鈦，記憶合金材料在使用過程中，有其獨(dú)到的物理特性：當(dāng)外部環(huán)境溫度達(dá)到某一特定數(shù)值時(shí)，記憶合金材料的內(nèi)部的結(jié)構(gòu)（晶體結(jié)構(gòu)）就會(huì)發(fā)生變化，這是其顯著特點(diǎn)。科技發(fā)展，社會(huì)進(jìn)步，記憶合金多用于醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)，例如外科手術(shù)等，同時(shí)，也用于熱水器部件，尤其是熱水器的出水閥門，可以有效防止熱量的傳遞，發(fā)生燙傷事故。

3、陶瓷材料。陶瓷材料在我國社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中是一直研究并使用的傳統(tǒng)材料，但其中的精細(xì)陶瓷可謂“新進(jìn)明星”，精細(xì)陶瓷材料以其抗高溫、超強(qiáng)度以及多功能等多種超強(qiáng)性能在新材料研究和使用中拔得頭籌。究竟何以稱為精細(xì)陶瓷，它是通過精密控制工藝燒結(jié)高純度人工合成的無機(jī)化合物原料，而后形成的高性能陶瓷。精密陶瓷應(yīng)用廣泛，例如交通物流系統(tǒng)中飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)材料，新能源電池中發(fā)電部件材料、核聚變反應(yīng)堆護(hù)壁材料以及其他外燃式發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的材料等。

4、包膜鈦白。包膜鈦白，又稱為二氧化鈦，是一種白色顏料最佳的選擇材料。其性能優(yōu)越，主要表現(xiàn)在高度的化學(xué)穩(wěn)定性和優(yōu)異的顏料性能，也正因?yàn)樗男阅?，包膜鈦白被廣泛地應(yīng)用于陶瓷制品、塑料制品、藥物研究、以及其他裝修涂料及橡膠產(chǎn)品等，可以說其覆蓋國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。說到該材料的使用，世界上第一大鈦白原料的制造原料儲(chǔ)備量在我國，但事事是相對(duì)的，萬物是相生的，由于生產(chǎn)技術(shù)的不先進(jìn)性，生產(chǎn)此種新材料時(shí)，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染，對(duì)材料的發(fā)展產(chǎn)生一定的阻礙影響。

5、智能材料。智能材料，顧名思義，是指在接收或受到外界“刺激”后，自身能夠產(chǎn)生應(yīng)激“反應(yīng)”，并且在一定程度上能夠自行處理的材料。智能材料是接續(xù)天然材料、高分子合成材料、人工設(shè)計(jì)制造材料后的第四代材料，為新時(shí)代發(fā)展、高科技發(fā)展開拓了方向，它的出現(xiàn)會(huì)漸漸打破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料和功能材料的界限，呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能全面化的發(fā)展趨勢(shì)。[3]

三、新材料產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)剖析

新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展與社會(huì)科學(xué)進(jìn)步密不可分，是人類文明、科學(xué)進(jìn)步的趨勢(shì)所引，縱觀社會(huì)發(fā)展，新材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)滲透到社會(huì)經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)層面，支撐著大批高新技術(shù)企業(yè)的發(fā)展，對(duì)于整個(gè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要，對(duì)于奪取未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)迷之珍貴。新材料產(chǎn)業(yè)能夠在經(jīng)濟(jì)發(fā)展，乃至在人類進(jìn)步方面起到關(guān)鍵作用，與其產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)息息相關(guān)，一是新材料產(chǎn)業(yè)內(nèi)部關(guān)聯(lián)度低、涉及領(lǐng)域廣，與其他行業(yè)內(nèi)部具有較高的關(guān)聯(lián)性，某種新材料技術(shù)能夠?qū)Ｒ谎邪l(fā)，無可借代，成果輸出率高，惠及行業(yè)廣;二是新材料產(chǎn)業(yè)所投入的知識(shí)與科學(xué)技術(shù)緊密相關(guān)，新材料產(chǎn)業(yè)效果輸出對(duì)應(yīng)新材料研究有顯著進(jìn)展，全面知識(shí)的應(yīng)用與技術(shù)的融合，有理論有實(shí)踐，理論在實(shí)踐中得到驗(yàn)證，實(shí)踐在理論中得到提升;三是新材料產(chǎn)業(yè)的“三高”，即高資金投入，高風(fēng)險(xiǎn)（不可預(yù)計(jì)是否有效果輸出）以及高收益（新材料研究有顯著成果輸出，新材料涉及行業(yè)領(lǐng)域廣，收益可觀）。

四、淺論新材料發(fā)展的作用

1、新材料發(fā)展為高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。高質(zhì)量發(fā)展是當(dāng)前和未來一段時(shí)間倡導(dǎo)的理念，實(shí)質(zhì)為通過產(chǎn)品工藝的提升和質(zhì)量管理的強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)中國經(jīng)濟(jì)從高速增長到高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)化。這其中需要強(qiáng)大的活力、創(chuàng)新力和競爭力來推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展落地實(shí)現(xiàn)，新材料的發(fā)展，能夠從基本設(shè)施或關(guān)鍵零部件方面，提升加工產(chǎn)品的工藝，增加產(chǎn)品加工模式的多樣性，在發(fā)展的“初端”為高質(zhì)量發(fā)展提供支撐。

2、新材料發(fā)展為人們對(duì)美好生活的向往書寫可能。人們對(duì)美好生活的向往，蘊(yùn)含著對(duì)生活質(zhì)量的期盼、對(duì)品質(zhì)生活的憧憬以及對(duì)生活精神方面的滿足，新材料發(fā)展過程中，從不銹鋼鍋到出行工具品質(zhì)的體驗(yàn)，從“小事”家事到國之大事，新材料產(chǎn)業(yè)遍布區(qū)域廣泛，新材料的“滲透”，讓人們對(duì)生活品質(zhì)的追求成為“可能”，讓人們享受科技帶來的歡樂“愈加強(qiáng)烈”，新材料發(fā)展在人們生產(chǎn)生活的各個(gè)環(huán)節(jié)充當(dāng)著“潤滑劑”作用，科技研發(fā)不僵硬，生產(chǎn)生活不僵硬。

3、新材料發(fā)展為經(jīng)濟(jì)健康向上發(fā)展保駕護(hù)航。新材料的發(fā)展是基于傳統(tǒng)材料試制試驗(yàn)后而進(jìn)行的，在某些領(lǐng)域（例如，制造業(yè)）將傳統(tǒng)材料進(jìn)行優(yōu)化再升級(jí)，令生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能得到加強(qiáng)，原本復(fù)雜的加工工藝得到提升、最初的管理模式得到優(yōu)化，產(chǎn)品更加人性化、技術(shù)化，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營效益得以提升。新材料的發(fā)展直接或間接的改變了企業(yè)些許生產(chǎn)經(jīng)營模式，為整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

綜上論述，新材料的發(fā)展涉及的領(lǐng)域是多方面的，從分析新材料的含義到典型新材料示例，再至淺析新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的形勢(shì)，新材料的發(fā)展在改變?nèi)藗兩钇焚|(zhì)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及高質(zhì)量發(fā)展等方面發(fā)揮的作用是顯而易見的，廣泛而言，新材料發(fā)展在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和人類文明進(jìn)步等方面不可忽視。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳祎淼.規(guī)模破1.2萬億新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)奮圖強(qiáng)[N].中國工業(yè)報(bào)，2014.

[2]李霞君.國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展有何重大現(xiàn)實(shí)意義[Z].2013.

[3]江宇覓.新材料[OL].百度百科.

（作者單位：1保定白溝吉忠熱力有限責(zé)任公司;2東北石油大學(xué)）