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人类文明进步与材料革新 核工程与核技术32班 潘志吉 学号2130302046 摘要：材料文明是人类物质文明的重要组成部分，而物质文明是人类文明的基础，每一次材料领域的革新都会引发人类文明的巨大进步，反过来，人类文明进步不断积累又促进了材料领域的新一轮革新。通过分析材料革新在人类社会发展的各个历史阶段所起的作用，揭示了材料在人类文明发展中的重大意义，从而引起人们对材料领域发展的关注，以及为未来材料革新提供借鉴。 关键词：材料时代；革新；人类文明；新材料 引言 材料是人类赖以生产和生活的坚实的物质基础。实际上，人类从诞生的那一天起，就没有离开对材料的使用相依赖。因此．人们也习惯于以材料作为划分时代的标志[1]。从人类诞生至今，材料革新领域经历了六个时代，即石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁/水泥时代、硅材料时代、新材料时代。根据具体实例，对人类材料发展史与人类文明进程之间关系的研究，可以使我们把握人类文明发展规律，在今天这个科技日新月异，新材料层出不穷的时代寻找人类文明进步的方向。材料时代的划分时间及各个时代对应的人类文明进程如表1. 表 1 开始时间 材料时代 人类文明进程 公元前10万年 石器时代 文明起源 公元前3000年 青铜器时代 奴隶制国家时期 公元前1000年 铁器时代 封建社会时期 公元1800年 钢和水泥时代 第二次工业革命 公元1950年 硅材料时代 第三次工业革命 公元1990年 新材料时代 全球化 一、材料时代及其划分 石器时代的人类从食物采集者成为食物生产者，石器时代按时间推进，分为旧石器时代和新石器时代[2] 。旧石器时代以打制石器的使用为标志，而新石器时代以更为精致的磨制石器的使用为显著特征。在新石器时代，人类逐渐掌握了对火的使用，这就为青铜器的产生奠定了基础。青铜是一种和其他元素的合金，常见的有铜和锡、铅的合金，因颜色呈青灰色，所以称为青铜[3]。青铜因其具有低熔点、高硬度的特点在早期人类社会得以被制造和使用，青铜器广泛使用的时代被称为青铜器时代。中国的商朝是青铜文明的鼎盛时期，这一时期最具代表性的作品是司母戊鼎。青铜器相比于它之后出现的铁器，尽管具有易冶炼的特点，但更具有很多不足，一是硬度、强度不够高；二是密度大，制作的工具较为笨重。此外，铁使更大面积的农田耕作，开垦广阔的森林地区成为可能; 它给手工业工人提供了一种其坚固和锐利非石头或当时所知道的其他金属所能抵挡的工具[4] 。冶炼技术的不断改进使铁的大规模生产成为可能，于是人类社会进入了铁器时代。近代科学领域的繁荣掀起了新一轮材料“革命”，工业领域的发展对高强度材料的需求日益迫切，含碳量合适、性能优于铁的钢应运而生，与此同时，人造水泥被发明并广泛使用。二者的完美结合构成了现代建筑的基础结构，成为衡量一个国家现代化的标志。硅将人们带入了一个全新的世界，它是半导体的主要成分。硅的使用，使计算机的体积大大缩小，而性能大大提高，从而计算机得到普及，人类进入了信息时代。自上世纪90年代，人类进入了所谓新材料时代。新材料是新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料[5]。按照应用领域来分，一般把新材料归为以下13类：信息材料、能源材料、生物材料、汽车材料、纳米材料、超导材料、稀土材料、新型钢铁材料、新型有色金属合金材料、新型建筑材料、新型化工材料、生态环境材料、军工材料[6]。 材料时代与文明进程 石器时代是人类文明的开端，它开启了人类制造工具、使用工具的历史进程，工具的使用使人类在原始社会恶劣的生存环境中延续和进化。石器时代过渡到青铜时代的同时，人类早期社会组织形式基本形成，精神文明开始萌发，以中国为例，夏商西周是青铜文明最辉煌的时期，夏是中国第一个国家政权，商朝时较为成熟的象形文字—甲骨文出现，西周的礼乐文化推动华夏文明更上一个台阶。中国的战国时期铁器渐渐普及，社会生产力大大提高，分裂的局面促进了文明的碰撞融合，思想空前自由，社会上出现了百家争鸣的景象，知识分子阶层的活跃在这一时期创造了繁荣的中国早期文明。伴随着西方工业化的来临，用铸铁制作的蒸汽机，促进了炼钢业的现代化。从此，大量的廉价钢铁出现了．更加带动了各种生产，促进了机械制造、铁路交通、航海等事业的发展，使人类步入钢铁时代[7]。钢铁水泥的使用为人类的现代化建设奠定了坚实的基础，提高了生产效率，进一步深化了工业革命。半导体的材料问世，使我们进入了一个崭新的时代