材料是人類社會生活的物質(zhì)基礎(chǔ),也是推動社會發(fā)展的動力。材料的發(fā)展及應(yīng)用是人類社會文明和進步的重要標(biāo)志之一。石器加工制作水平的提高帶來了制陶、紡織等原始手工業(yè)的興起;青銅、鐵器時代材料技術(shù)的發(fā)展促進了農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的進步;鋼鐵、水泥等材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,使人類社會從農(nóng)業(yè)和手工業(yè)社會進入了工業(yè)社會;半導(dǎo)體硅、高集成芯片技術(shù)的發(fā)展,則把人類由工業(yè)社會推向信息化與工業(yè)化高度結(jié)合的新型工業(yè)文明時代。
基于材料對社會發(fā)展的作用,人們將信息、能源和材料并列為現(xiàn)代文明發(fā)展的三大支柱,而在這三大支柱中,材料又是能源和信息的基礎(chǔ)。因此,在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天,新材料領(lǐng)域技術(shù)的研究仍舊是世界各國爭相占領(lǐng)的制高點,《中國制造2025》更是將新材料作為大力發(fā)展的戰(zhàn)略重點。
所謂新材料,是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能或特殊功能的材料,或是傳統(tǒng)材料改進后性能明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料。新材料的發(fā)展,要通過物理研究、材料設(shè)計、加工實驗評價等一系列研究過程促進其發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)功能一體化、功能材料智能化、材料與器件集成化。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對材料的性能提出了越來越高的要求,需要材料同時具備結(jié)構(gòu)和功能特性。以材料學(xué)、力學(xué)為基礎(chǔ),物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉與融合產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)功能一體化材料成為某些高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵,受到了越來越多的關(guān)注。先進隱身吸波材料、輕質(zhì)防彈材料、超輕浮力材料、阻尼與結(jié)構(gòu)一體化材料等,將在軍事國防、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。
材料學(xué)與信息科學(xué)的緊密結(jié)合可實現(xiàn)功能材料的智能化,這類材料同時具有感知和激勵的雙重功能。形狀記憶合金、壓電陶瓷、磁致伸縮材料、自修復(fù)材料等一系列智能材料的發(fā)展不僅會給航空航天、石油化工、汽車制造等重大工程領(lǐng)域帶來變革,還將改善醫(yī)療健康、生存環(huán)境、衣食住行等人類生活的方方面面,解決傳統(tǒng)材料難以解決的技術(shù)難題。
功能材料由單一功能向多種功能方向發(fā)展,并把功能材料與元器件結(jié)合起來,促進了元器件的小型化和多功能化。異質(zhì)集成材料、生物兼容材料、寬禁帶半導(dǎo)體材料的研發(fā),將推動微電子技術(shù)的進一步發(fā)展。
此外,石墨烯、黑磷、內(nèi)嵌富勒烯等新興材料給新材料領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇。新材料與信息、生物等領(lǐng)域的加速融合,材料基因組計劃、增材制造等新技術(shù)模式的應(yīng)用,將進一步加快研發(fā)速度、降低研發(fā)成本,開創(chuàng)材料科學(xué)領(lǐng)域的新紀(jì)元。
未來,國家應(yīng)加速產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、健全和完善新材料產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)體系、建立和完善高效的投融資體系,為新材料產(chǎn)業(yè)研發(fā)及應(yīng)用營造健康的環(huán)境;鼓勵技術(shù)創(chuàng)新及技術(shù)改造、加大新材料領(lǐng)域人才的培養(yǎng)力度,為新材料領(lǐng)域的發(fā)展提供源源不斷的生命力,真正將“材料先行”戰(zhàn)略落到實處,支撐中國制造實現(xiàn)由大變強的歷史跨越。