材料发展的历史

材料发展的历史篇一：建筑材料的发展历史及趋势

目录：

一. 摘要................................................................................................................................................. 3

二.建筑材料概述................................................................................................................................... 4

四. 建筑材料的发展历史..................................................................................................................... 5

1.建筑材料的三个发展阶段........................................................................................................ .5

1.1 天然材料发展原始雏期....................................................................................................5

1.2 人工材料成形期................................................................................................................7

1.3 人工合成材料繁荣期........................................................................................................9

2.砖、木建筑结构的优良性能.....................................................................................................13

3.现代建筑材料.............................................................................................................................12

3.1建筑材料的分类..............................................................................................................12

3.2建筑材料在建筑工程中的地位和作用..........................................................................13

五. 建筑材料的发展趋势....................................................................................................................14

本篇论文，着重解说了建筑材料从石器时代到现代社会的建筑材料发展历史，以及，建筑材料对建筑结构发展的正面推动作用，绿色、可再生、环保、节能建筑材料的发展是现今时代对建筑材料发展的需求和趋势。

中国建筑材料概述

建筑材料是指构成建筑物本体的各种材料。建筑材料是建筑工程的物质基础。建筑材料的发展与创新与建筑技术的进步有着不分割的联系，许多建筑工程技术问题的解决往往是新建筑材料产生的结果，而新的建筑材料又促进了建筑设计、结构设计和施工技术的发展，也使建筑物各种性能得到进一步的改善。因而建筑材料的发展创新对经济建设起着重要的作用。

古代建筑材料：

我国古代建筑一土木建筑为主，经过石器时代、奴隶社会时代——雏形期、秦汉时期——成形期、成熟封建社会时代——融合、繁荣，三大建筑文明发展时期的发展，到唐代时已形成了集合烧土材料（砖、瓦）、天然材料（木材料）为主，以金属材料、砂石材料、胶凝材料为辅的建筑建造材料使用体系，并一直沿用至近代大规模建筑建造工程。直到新中国建立，城市规模日益

扩大，砖混结构开始在在中国广泛应用。

现代建筑材料：

砖混结构的应用，进一步推动了现代建筑材料的发展，水泥、混凝土、钢筋开始在民用建筑中大规模应用，炼钢业开始兴起，钢结构、钢筋混凝土结构也应运而生。近年来随着社会生产力的发展，我国的建筑材料品种齐全、质量稳定、产量充足、各种新型材料品出的繁荣局面。

建筑材料的发展历史

1.建筑材料的三个发展阶段 1.1 天然材料发展原始雏期

早在五十万年前的旧石器时代，中国原始人就已经知道利用天然的洞穴作为栖身之所，北京、辽宁、贵州、广东、湖北、浙江等地均发现有原始人居住过的崖洞，但这是受生产资料的匮乏和生活条件限制人们并不对原始洞穴进行改造，天然洞穴就是唯一的建筑材料。

到了新石器时代，黄河中游的氏族部落，利用黄土层为墙壁，用木构架、草泥建造半穴居住所，进而发展为地面上的建筑，并形成聚落。长江流域，因潮湿多雨，常有水患兽害，因而发展为杆栏式建筑。对此，古代文献中也多有「构木为巢，以避群害」、「上者为巢，下者营窟」的记载。据考古发掘，约在距今六、七千年前，中国古代人已知使用榫卯构筑木架房屋（如浙江余姚河姆渡遗址），黄河流域也发现有不少原始聚落（如西安半坡遗址、临潼姜寨遗址）。这些聚落，居住区、墓葬区、制陶场，分区明确，布局有致。木构架的形制已经出现，木构架的出现是中国最早的非天生材料建筑材料，黄土层和草泥已经可以称之为初步人工建筑材料。

西元前二十一世纪夏朝建立，标志着原始社会结束，经过夏、商、周三代，

而春秋、战国，随着生产资料的增加、生产技术以及建筑材料的人工合成效率的提高，在中国的大地上先后营建了许多都邑，夯土技术已广泛使用于筑墙造台。如河南偃师二里头早商都城遗址，有长、宽均为百米的夯土台，台上建有八开间的殿堂，周围以廊。此时木构技术较之原始社会已有很大提高，已有斧、刀、锯、凿、钻、铲等加工木构件的专用工具。木构架和夯土技术均已经形成，

材料发展的历史篇二：材料发展史

材料的历史同人类社会发展史同样悠久。历史上，材料被视为人类社会进化的里程碑。历史

学家曾把材料及其器具作为划分时代的标志：石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材

料时代? ? ? ? ? ?。这里我们不难看到材料在社会进步过程中的巨大作用。

制作物品的来源即原料或材料。其中“来源”指物质。

材料：是由一种化学物质为主要成分、并添加一定的助剂作为次要成分所组成的，可以在一

定温度和一定压力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形状，冷却后在室温下能保持既定形

状，并可在一定条件下使用的制品，其生产过程必须实现最高的生产率、最低的原材料成本

和能耗，最少地产生废物和环境污染物，并且其废弃物可以回收、再利用。 按组成、结构特点进行分类：金属材料；无机非金属材料；高分子材料；复合材料。

? 按使用性能分类：利用材料力学性能的称为结构材料；而利用材料物理和化学性能的则

称为功能材料。

也可将材料分为传统材料和新型材料。两者无严格区别，是互相依存、互相转化的。传统材

料的特征：需求量大、生产规模大，但环境污染严重；新型材料的特征：投资强度较高、更

新换代快、风险性大、知识和技术密集程度高，一旦成功，回报率也较高，且不以规模取胜。

狭义陶瓷是陶器与瓷器的统称。

? 二者的坯料都由长石、硅石和矾土（氧化铝）构成。陶器的原料中矾土的成分多一些，

是粘土质。瓷器的坯料是矾土成分较少的矿石质。

陶瓷的概念有狭义、广义之分。

? 从狭义上说，陶瓷是用无机非金属化合物粉体，经高温烧结而成的，以多晶聚集体为主

的固态物质。狭义的陶瓷概念中不包括玻璃、搪瓷、水泥、耐火材料、金属陶瓷等。

? 从广义上说，陶瓷泛指一切经高温处理而获得的无机非金属材料，包括人工单晶、非晶

态、狭义陶瓷及其复合材料、半导体、耐火材料及水泥等。

公元前8000年左右，铜首次被有意识地用来作为原料。先民们发现并利用天然铜块制作铜

兵器和铜工具。

? 到公元前5000年，人们已逐渐学会用铜矿石炼铜。

? 公元前4000年，铜器及其制造就已推广，而石头作为材料已退居第二位。

铜是人类获得的第二种人造材料，也是人类获得的第一种金属材料。

在人类历史上，有过一个辉煌灿烂的青铜器时代。考古表明，青铜文明的源头在古代中国、

美索不达米亚平原和埃及等。

? 随着时间的推移，先民们发现，在铜中加入部分锡，可使原来较软的铜制品变得更坚韧、

更耐磨。于是青铜（铜锡合金）产生了。

中国商代青铜器已经盛行，并将青铜器的冶炼和铸造技术推向了世界的顶峰。

? 中国先民们掌握了6种不同铜、锡比例的青铜技术。知道含锡量1/6的青铜韧性较好，可

做钟鼎；而含锡量2/5的青铜较硬，可做刀斧。

后来的化学成分分析证明，铁中含有百分之几的镍和钴，而不含碳和其他熔渣夹杂物。这说

明它是天外来客——陨铁；

? 天上掉下陨铁的机会是很少的，人类不可能大量使用陨铁。但是，陨铁让人们认识了铁，

知道它比铜更坚韧，用它可以制成更坚固耐用、更锋利的砍削工具。

早在2600年前的春秋时代中后期，我们的祖先就发明了生铁冶炼技术，比欧洲国家要早1000

多年；世界上冶炼、浇铸生铁的最早文字，也记载于我国古代典籍名著《左传》中；

? 最早的钢是在大约1200oC的较低温度下，用木炭还原出铁矿石里的混杂铁（含铁、矿渣

和没烧尽的木炭混杂在一起的炼铁块）为原料，在炭火中反复锻打，反复渗碳而逐步形成的。

钢和生铁的最大区别是含碳量的多少，前者少而后者多，以2.11％为界。

? 生铁硬而脆，韧性不好；很少作为结构材料使用（跟碳含量有关）

? 炼钢跟炼铁的主要区别是消耗掉多余的碳，最简单的方法是利用空气中的氧气去除

碳，以降低碳含量；

第一次技术革命发端于18世纪后期，以蒸汽机的发明及广泛应用为主要标志，由此引发的纺织工业、冶金工业、机械工业、造船工业等的工业大革命，是这次技术革命的产物，使人类从手工工艺时期跃进到机器工业时代，开创了工业社会的文明。

其主要的材料依靠是钢铁的飞速发展，实现了高炉、转炉、平炉制造优质钢材的工业化。 第二次技术革命开始于19世纪末，以电的发明和广泛应用为标志，由于远距离送电材料以及通讯、照明用的各种材料的工业化，实现了电气化。其结果是石油开采、钢铁冶炼、化学工业、飞机工业、电气工业、电报电话等迅猛发展，组成了现代产业群，使人类跨进了一个新的时代，实现了向现代社会的转变。

其主要材料依托是紫铜、黄铜、铝、钨等有色金属以及高分子绝缘材料的迅猛发展。

第三次技术革命始于20世纪中期，以原子能应用为主要标志。1942年12月，意大利物理学家费米在美国建立了第一个核反应堆，实现了控制核裂变，使核能利用有了可能，实现了合成材料、半导体材料等大规模工业化、民用化，把工业文明推到顶点，开启了通向信息社会文明的大门。

其主要材料依托是钛合金、先进合金、高温陶瓷、先进复合材料等材料的迅猛发展。

第四次技术革命始于20世纪70年代，它是以计算机，特别是微电子技术、生物工程技术和空间技术为主要标志，新型材料、新能源、生物工程、航天工业、海洋开发等新兴技术是主攻方向。

其主要材料依托是以硅、砷化镓为代表的半导体材料、先进高分子材料、先进复合材料、生物相容材料等的迅猛发展。

在炼钢时加进金属锰，就能炼出锰钢。锰钢最大的特点是强硬坚韧，是工业建设的栋梁之材，是国防建设的“铁甲卫士”。 锰钢的问世，是一位年轻的冶金学家（英国的哈德菲尔德）藐视权威，以他那锰钢般的意志顽强攻关的结果。权威们告诫人们，钢铁中锰的含量绝不能超过1.5％，否则它就会越来越脆。在经过了几百次的失败以后，他终于发现当锰的含量达到13％时，锰钢一改它昔日脆弱的形象，变得既有很好的硬度，又富有韧性了。

不锈钢，是以铁为主体元素，加上一定比例的铬、镍、钼、锰等金属炼成的耐腐蚀合金材料。不锈钢以其锃亮的外表、良好的机械性能和对酸性腐蚀物质的强大抗御能力赢得了人们的欢迎，是现代工业生产和日常生活中常用的金属材料。冶金专家布里尔利在一次偶然发现，由电炉炼成的含铬8％，含碳0.24％的合金钢经过热处理后，具有极好的耐腐蚀性能，特别是不怕酸性物质的腐蚀。布里尔利把它起名为“不锈钢”。

到1898年，美国工人技师泰勒创造了一个奇迹。他想研制一种耐高温的高速刀具钢。他分析了钨锰钢的成分，认为钨是好的，熔点高达3380℃，受热肯定不会变软，问题一定是出在熔点和硬度都不够高的锰身上。泰勒思考了很久，决定采用铬取代锰。泰勒赶紧安排试验冶炼含铬钨钢。经过一段时间的试验，合乎要求的含铬钨钢炼出来了。新材料做的车刀的切削速度比过去提高了5倍!

在这之后，泰勒又对钨铬钢刀做了不少改进，使它能在五六百摄氏度下也不变软，切削速度达到每秒10米(600米／分钟)，可与奥运会100米跑的冠军比一比速度。

进入20世纪以后，刀具材料又有了一次飞跃，那就是诞生了硬质合金。1907年，德国冶金专家施特勒尔用碳化钨的硬质颗粒，加上铁和钴的粉末，先压制成型，再以高温烧结，让铁和钴熔化而成为粘结材料，使碳化钨紧紧地“团结”起来，制成了硬质合金。硬质合金一经问世，便受到了热烈欢迎。人们发现用它制作的刀具，在1000℃的高温下也不会变软，切削速度可达到每分钟2000米以上，比普通碳素钢刀高出100多倍。

铝是地壳中含量最多，分布最广的金属元素。我们脚下的粘土，就是铝的藏身之处、所以人们称铝是“来自粘土的白银”。

在今天，铝是产量仅次于铁的第二金属。生活中随处可见。但在100多年前，铝比黄金还要贵几倍，是王公贵族才能赏玩的珍宝。

说明：炭没有从铝手里夺取氧的能力，那就换一种思路，让氯气从氧那里把铝夺过来。

他向烧得发红的矾土里通入氯气，发现有一些液体流出来，得到了应该是氯化铝。他仔细地把这些液体收集好，再加热并加入还原能力强大的钾汞剂(合金)，让它代替炭去把铝还原出来。实验分析结果告诉他，有氯化钾生成。钾汞剂已经变成了铝汞剂，加热以后汞蒸发掉了，可铝也再一次变成了白色的矾土。

由于铝的需求量越来越大，原料矾土的供应也变得紧张。自然界纯矾土矿很有限，大部分的矿石含有一半的铁硅和其它杂质，不能直接用来炼铝。有必要寻求一种廉价的方法将氧化铝提取出来。

奥地利化学家拜尔采用煅烧矿石，然后粉碎，再加入氢氧化钠，使其与氧化铝反应，生成氢氧化铝。然后分离出氢氧化铝，最后加热使氢氧化铝分解，就可以得到纯净的矾土了。 他们研究发现：

1. 具有形状记忆能力的合金并不只是镍钛合金一种，还有铜铝合金、铜锌合金、铜镍

台金、镍铝合金等；

2. 不同的组成，甚至是组成虽然相同，但热处理方法不同的合金，被“唤醒记忆”恢复

原有形状的温度就有所不风

3. 这些合金变形能力是无疲劳的，即使反复变形上百万次也不会断裂。

氢是一种高效的燃料，它的比热是航空煤油的三倍，也就是说1公斤的氢可以代替3公斤煤油，目前任何化学燃料都无法和它相比。更重要的是它是一种洁净的、无污染的燃料。因为氢燃烧时与氧结合，剩下的只是水，避免了产生有害的废弃物。

通常，人们只是把易与氢气结合成金属氢化物的合金才称为“储氢合金”。金属为什么具有储氢的本领呢?

因为氢是一种很活泼的元素，能与许多金属起化学反应。一个金属原子能与两个、三个或更多的氢原子结合，生成稳定的金属氢化物，同时放出热量。当稍微加热，金属氢化物吸收热量后，就会分解出高纯度的氢气。研究表明，能满足储氢材料基本条件的合金，其成分中的主要元素有镁、钛、铌、钒、锆和稀土类金属，添加元素有铬、铁、锰、钴、镍、铜等。

现在研究开发的合金，有镧镍、钛铁、镁镍、混合稀土、非晶态类储氢合金。储氢合金有很好的吸附性能，不需要高压高温就能贮存氢和释放氢，并且两者的数量很大，而且吸附性能也不会因反复贮藏、释放而减弱，因而特别适用于贮藏和运输氢，其理论贮氢量可为同体积高压贮气瓶的1000—1300倍，为液态氢单位容积贮气量的1.5倍，而且不会形成氢气压力，使之成为可靠的贮氢手段。

晶须是一种直径为几微米到几十微米、长度可达数厘米的单晶体，可以在自然界生成，也可由人工制成。它强度极高，接近晶体的理论强度。因晶须十分细小，故一般不能独立使用，但可编织成线材或与其他聚合物复合成纤维增强复合材料。

经现代的X射线衍射技术显示，晶须内部的原子完全按照同样的方向和部位排列。这是一种没有任何缺陷的理想晶体。而在一般金属中，虽说总体上原子是有规则排列的，但局部地方，一些原子的排列并不规则，因而，晶体构造中产生了缺陷。

设想：将硝化纤维薄膜夹在两层玻璃中间，设法把它们粘成一体，就可以做成不伤人的安全玻璃。

困难：硝化纤维“脾气暴躁”，见火就烧．有时温度一高还会自己烧起来。怎样使它与玻璃紧密结合起来？

方案：

1. 用胶水?——粘合牢度太低。

2. 把玻璃烧软了，再趁软把硝化纤维压在一起?——实验不是着火就是爆炸，太危险。 所谓先进陶瓷，是以高纯、超细的人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的制备工艺烧结而成的，比传统陶瓷性能更加优异的新一代陶瓷。先进陶瓷又称为高性能陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷或高科技陶瓷。

先进陶瓷按化学成分可分为氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。

(1)陶瓷的耐热性好，这可以提高发动机的工作温度，从而使发动机效率大大提高。例如，对燃气轮机来说，目前作为其制造材料的镍基耐热合金，工作温度在1000℃左右；若采用陶瓷材料，工作温度可达1300℃，使发动机．效率提高30％左右。

(2)工作温度高，可使燃料充分燃烧，尾气中的污染成分大大减少。这不仅降低了能源消耗，而且减少了环境污染。

(3)陶瓷的热传导性比金属低，这使发动机的热量不易散发，可节省能源。

(4)陶瓷具有较高的高温强度和热稳定性，这可延长发动机的使用寿命。

目前，这种陶瓷滚动轴承已经问世。陶瓷滚动轴承具有下列优点：

(1)陶瓷的耐蚀性好，所以陶瓷滚动轴承适合于在有腐蚀性介质的恶劣环境中工作；

(2)陶瓷滚动体的密度比钢低，转动时对外圈的离心作用力可降低40％，故使用寿命长；

(3)陶瓷的热膨胀系数比钢小，在轴承的间隙一定时，允许在温差变化较大的环境中工作；

(4)陶瓷的弹性模量比钢高，具有较好的刚度，有利于提高工作速度，达到较高的精度。 人造金刚石：金刚石是大家熟悉的高级装饰品，又是已知材料中最硬的，由于天然金刚石矿床不多，故价格很贵。而商业上、工业上都有很大需求，于是人们希望能够人工合成。 金刚石和石墨都是有碳元素组成，但是两者的性能却千差万别，一个很硬，一个很软。这为我们人工合成提供了线索。

塑料、合成纤维和合成橡胶，是合成高分子化合物的三大家族。纤维和橡胶都有天然的存在，惟有塑料没有天然的存在，是人类创造力的产物。虽说塑料的诞生是受自然界的树脂类物质启发而起步的，但在塑料的发展过程中，完全是人类以丰富的想象力和艰苦卓绝的努力，才创造出这一个崭新的材料领域。

聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，为发展最快、产量最大的一种热塑性聚合物。聚乙烯质感类似石蜡状，无味无毒，有良好的耐低温性、化学稳定性、加工性、电绝缘性，但耐热性不高，只可在80℃下使用。

由高压法所得的聚乙烯，分子质量较低，分子的支链较多，密度较小，所以又称低密度聚乙烯 (LDPE)，为半透明状，质地柔软，耐冲击，常用于制作薄膜、软管、瓶类等包装材料及电绝缘护套等。

超高分子量聚乙烯 (简称UHMPE)的分子质量达上百万，使结晶困难。

与普通PE相比，耐磨性、抗冲击性、自润滑性、生理相容性、耐蚀性更好，但其硬度、强度、耐热性低些。可用于耐磨输送管道、机床耐磨导轨、小齿轮、人工关节、防弹衣、滑雪板等。

最轻且价低的塑料：聚丙烯 (PP)

聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的热塑性聚合物，常用的PP，耐蚀性、电绝缘性优良，力学性能、耐热性（可达150 ℃）在通用热塑性塑料中最高，耐疲劳性好，是常见塑料中密度最低、价格最低的塑料，但低温脆性大及耐老化性不好。其无味无毒，是可进行高温热水消毒的少数塑料品种之一。

最鲜艳且成形性特好的塑料：聚苯乙烯 （PS）

聚苯乙烯为苯乙烯单体聚合而成的典型线型无定形热塑性塑料。

PS极易染成鲜艳色彩，透明度仅次于有机玻璃，制品表面富有光泽；几乎可用各种成形方法进行成形加工，成形收缩特小，可成形性非常突出；电绝缘性（特别是高频绝缘性）极好，刚性好、脆性大，为敲击时惟一有清脆的类似金属声的塑料；其无味无毒，但抗冲击强度低，易脆裂；不耐高温 （100 ℃以下使用），户外长期使用易变黄变脆。

与“尼龙—66”相比，聚酯纤维的优点：

1. 保型性好。

它弹性足，尤其是弹性模量要比尼龙-66高2～3倍，不容易产生折皱，经熨烫后有“一朝定型，永不变形”的功效。

材料发展的历史篇三：材料科学发展史

材料科学的发展史

人类社会的发展历程,是以材料为主要标志的。 历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代。

100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁 工业 的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶, 现代 平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后, 科学 技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世,并得到广泛应用仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量的体积上已超过了钢,成为国民 经济 、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用 自然 界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、 电子 技术和航天技术的发展和需要。

现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料,无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。

金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系,金属材料的制备方法和形成机理,结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。

金属基复合材料(MMC)因其良好的性能而得到了人们广泛的关注。它是一类以金属或合金为基体,以金属或非金属线、丝、纤维、

晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物,其共同点是具有连续的金属基体。目前,特别是航空航天部门推进系统使用的材料,其性能已经达到了极限。因此,研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料,已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3250万美元的高级复合材料(主要为MMC)市场,年平均增长率16%,远高于高性能合金的年增长率1.6%。

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的 电子 。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料已从传统的水泥、玻璃、陶瓷 发展 到了新型的先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维、半导体材料以及光学材料。由于新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外,还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等,因此它们已成为 现代 新技术、新产业、传统 工业 技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。

高分子材料为有机合成材料,亦称聚合物。自20世纪20年代德国著名 科学 家斯托丁格开创这一学科以来,高分子科学和技术的发展极为迅猛,如今已形成非常庞大的高分子工业。它具有较高的强度,良好的塑性,较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性能,以及重量轻等优良性能,在是工程上的发展最快的一类新型结构材料。高分子材料按其分子链排列有序与否,可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类。结晶聚合物的强度较高,结晶度决定于分子链排列的有序程度。工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶以及合成纤维。其中,我国的合成纤维、合成树脂和合成橡胶已分别居世界产能的第一、二和三位。

材料也是人类进化的标志之一，任何工程技术都离不开材料的设计和制造工艺，一种新材料的出现，必将支持和促进当时文明的发展和技术的进步。从人类的出现到20世纪的今天，人类的文明程度不

断提高，材料及材料科学也在不断发展。在人类文明的进程中，材料大致经历了以下五个发展阶段。

1.使用纯天然材料的初级阶段

在原古时代，人类只能使用天然材料（如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等），相当于人们通常所说的旧石器时代。这一阶段，人类所能利用的材料都是纯天然的，在这一阶段的后期，虽然人类文明的程度有了很大进步，在制造器物方面有了种种技巧，但是都只是纯天然材料的简单加工。

2.人类单纯利用火制造材料的阶段

这一阶段横跨人们通常所说的新石器时代、铜器时代和铁器时代，也就是距今约10000年前到20世纪初的一个漫长的时期，并且延续至今，它们分别以人类的三大人造材料为象征，即陶、铜和铁。这一阶段主要是人类利用火来对天然材料进行煅烧、冶炼和加工的时代。例如人类用天然的矿土烧制陶器、砖瓦和陶瓷，以后又制出玻璃、水泥，以及从各种天然矿石中提炼铜、铁等金属材料，等等。

3.利用物理与化学原理合成材料的阶段

20世纪初，随着物理学和化学等科学的发展以及各种检测技术的出现，人类一方面从化学角度出发，开始研究材料的化学组成、化学键、结构及合成方法，另一方面从物理学角度出发开始研究材料的物性，就是以凝聚态物理、晶体物理和固体物理等作为基础来说明材料组成、结构及性能间的关系，并研究材料制备和使用材料的有关工艺性问题。由于物理和化学等科学理论在材料技术中的应用，从而出现了材料科学。在此基础上，人类开始了人工合成材料的新阶段。这一阶段以合成高分子材料的出现为开端，一直延续到现在，而且仍将继续下去。人工合成塑料、合成纤维及合成橡胶等合成高分子材料的出现，加上已有的金属材料和陶瓷材料（无机非金属材料）构成了现代材料的三大支柱。除合成高分子材料以外，人类也合成了一系列的合金材料和无机非金属材料。超导材料、半导体材料、光纤等材料都是这一阶段的杰出代表。

从这一阶段开始，人们不再是单纯地采用天然矿石和原料，经过简单的煅烧或冶炼来制造材料，而且能利用一系列物理与化学原理及现象来创造新的材料。并且根据需要，人们可以在对以往材料组成、结构及性能间关系的研究基础上，进行材料设计。使用的原料本身有可能是天然原料，也有可能是合成原料。而材料合成及制造方法更是

多种多样。

4.材料的复合化阶段

20世纪50年代金属陶瓷的出现标志着复合材料时代的到来。随后又出现了玻璃钢、铝塑薄膜、梯度功能材料以及最近出现的抗菌材料的热潮，都是复合材料的典型实例。它们都是为了适应高新技术的发展以及人类文明程度的提高而产生的。到这时，人类已经可以利用新的物理、化学方法，根据实际需要设计独特性能的材料。

现代复合材料最根本的思想不只是要使两种材料的性能变成3加3等于6，而是要想办法使他们变成3乘以3等于9，乃至更大。

严格来说，复合材料并不只限于两类材料的复合。只要是由两种不同的相组成的材料都可以称为复合材料。

5.材料的智能化阶段

自然界中的材料都具有自适应、自诊断合资修复的功能。如所有的动物或植物都能在没有受到绝对破坏的情况下进行自诊断和修复。人工材料目前还不能做到这一点。但是近三四十年研制出的一些材料已经具备了其中的部分功能。这就是目前最吸引人们注意的智能材料，如形状记忆合金、光致变色玻璃等等。尽管近10余年来，智能材料的研究取得了重大进展，但是离理想智能材料的目标还相距甚远，而且严格来讲，目前研制成功的智能材料还只是一种智能结构。

如上所述，在20世纪中，材料经历了五个发展阶段中的三个阶段，这种发展速度是前所未有的。总的说来，本世纪材料科学的发展有以下几个特点:超纯化（从天然材料到合成材料）、量子化（从宏观控制到微观和介质控制）、复合化（从单一到复合）及可设计化（从经验到理论）。

附近十年化学诺贝尔奖获得情况：

1. 2003年：美国的彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，表彰他们在细胞膜通道方面做出的开

创性贡献。

2. 2002年化学学奖: 约翰.B.芬 美国人 发展了生物宏观形态的鉴别和结构分析方法

Koichi Tanaka 日本人 发展了生物宏观形态的鉴别和结构分析方法。

3. 2001年：美国的威廉·诺尔斯、巴里·夏普莱斯、日本的野 依良治，表彰他们在更好地控

制化学反应方面所作出的贡献 。这为发明治疗心脏疾病和帕金森病的药物铺平了道路。 4. 2000年：美国的阿兰·黑格和阿兰·麦克迪尔米德、日本的 白川秀树，表彰他们发现了导

电的塑料和研发具有传导性能 的聚合体。

5. 2005年：诺贝尔化学奖授予在发现有机物合成转换方面做出贡献的一名法国科学家和

两名美国科学家。获奖的法国科学家是伊夫·肖万(Yves Chauvin) 、美国科学家罗伯特·格拉布(Robert H. Grubbs)、美国科学家里理查德·施罗克(Richard R. Schrock)。伊夫·肖万出生于1930年，法国石油研究所教授；罗伯特·格拉布出生于1942年，美国加州理工学院教授；理查德·施罗克出生于1945年，美国麻省理工学院教授。

6. 瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2006年度诺贝尔化学奖授予美国科学家科恩伯

格，以表彰他对真核转录的分子基础所作的研究。

7. 瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2007年度诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德?

埃特尔以表彰他在“固体表面化学过程”研究中作出的贡献。

8. 瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2008年度诺贝尔化学奖授予三名美国科学家，

分别是下村修、马丁?查尔菲和钱永健。他们三人在发现和研究绿色荧光蛋白(GFP)方面有突出成就。

9. 瑞典皇家科学院7日宣布,美国科学家文卡特拉曼·拉马克里希南、托马斯·施泰茨和以色

列科学家阿达·约纳特3人共同获得今年的诺贝尔化学奖，因“对核糖体结构和功能的研究”而获奖,核糖体是进行蛋白质合成的重要细胞器,了解核糖体的工作机制对了解生命具有重要意义。

10. 2010年诺贝尔化学奖授予美国科学家理查德-海克、根岸英一和日本科学家铃木彰，因

开发更有效的连接碳原子以构建复杂分子的方法获奖。

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