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试论物理新材料在新时代发展过程中的作用

2019-09-10刘敏李明达

科学导报·科学工程与电力 2019年44期
关键词:新材料社会发展

刘敏 李明达

【摘 要】时代发展,日新月异,迈入新时代,我们感受到科技带来的“温暖”,享受着科技带来的“便捷”。新材料作为推动科技发展,助力人们对美好生活的向往一步步迈进的关键力量,有着举足轻重的作用。当前,结合新时代发展要求,通过对新材料的再次论述和分析,剖析新材料的类型、所属领域,对在其专业行业的突出贡献,进行论述,得出在新时代的发展,亦或是社会科学的进步过程中,新材料扮演的角色无可替代。

【关键词】物理材料;新材料;先进材料;社会发展;科学创新;

按照我国关于加快培育和发展战略性新兴产业的总体部署,为贯彻落实新材料产业整体发展规划,研究好新材料的内涵和其发挥关键作用的重点领域,做好新材料产业标准化工作,建立完善新材料产业标准体系,制定详尽的新材料标准化工作计划,不断促进新材料产业发展,对于新时代发展进程中,我国汽车新能源、节能和新能源各行业“标配”化等六大战略性新兴产业,有着关键的“先导”作用。[1]

一、关于新材料概念与内涵的概述

新材料(或称物理先进材料),从基本概念概念讲是指在科学发展、社会进步过程中,本身性能和综合作用发挥比传统一般材料的性能更为优越、更显优异的一类备受欢迎的材料。从另一层面讲,新材料,也称新型材料,是指正在研发的或已投入“试制”阶段的、性能超群的某些材料,在某些方面对传统材料的作用或性能的发挥起到了“升华”和补充升级的作用。

新材料技术,是指人们按照自身主观意识或现实存在的客观的要求,通过物理科学研究、材料类型设计、材料生产加工以及材料性能试验评价等一系列研究研发过程,一步步创造出能够满足各种需要和社会发展需要的的新型材料技术。

新材料的分类,从其传统行业看,可分为结构材料和功能材料,结构材料主要参考的分类元素是强度、韧性、硬度、弹性等机械性的内在形态;功能材料主要参考的分类元素为材料所具有的电、光、声、磁、热等物理性的表现形式。但,随着科技发展,时代进步,材料有了突飞猛进的发展,在传统材料分类基础上,人们更多的通过现代化科研方式,不断钻研出新材料,可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料以及先进复合材料四大类新材料。[2]

二、新型材料应用试论

1、硅材料。硅元素是当前地壳上最丰富半导体元素,其性能优越、同时与之匹配的科学加工技术成熟,已成为新时代发展进程中固态电子器件的主要原料来源。随着科学水平的日益提高,小规模集成电路已不能满足发展需要,超大规模集成电路研究制造行于当下,与之匹配的完整性高、均匀度高的硅单晶制备技术迫在眉睫。其中,虽然砷化镓材料在集成电路中的应用广泛,也具有一定的优越性,但硅的地位人不可撼动。

2、记忆合金材料。记忆合金材料主要成分是镍和钛,记忆合金材料在使用过程中,有其独到的物理特性:当外部环境温度达到某一特定数值时,记忆合金材料的内部的结构(晶体结构)就会发生变化,这是其显著特点。科技发展,社会进步,记忆合金多用于医疗卫生系统,例如外科手术等,同时,也用于热水器部件,尤其是热水器的出水阀门,可以有效防止热量的传递,发生烫伤事故。

3、陶瓷材料。陶瓷材料在我国社会发展进程中是一直研究并使用的传统材料,但其中的精细陶瓷可谓“新进明星”,精细陶瓷材料以其抗高温、超强度以及多功能等多种超强性能在新材料研究和使用中拔得头筹。究竟何以称为精细陶瓷,它是通过精密控制工艺烧结高纯度人工合成的无机化合物原料,而后形成的高性能陶瓷。精密陶瓷应用广泛,例如交通物流系统中飞机发动机的热机材料,新能源电池中发电部件材料、核聚变反应堆护壁材料以及其他外燃式发动机所使用的材料等。

4、包膜钛白。包膜钛白,又称为二氧化钛,是一种白色颜料最佳的选择材料。其性能优越,主要表现在高度的化学稳定性和优异的颜料性能,也正因为它的性能,包膜钛白被广泛地应用于陶瓷制品、塑料制品、药物研究、以及其他装修涂料及橡胶产品等,可以说其覆盖国民经济的各个领域。说到该材料的使用,世界上第一大钛白原料的制造原料储备量在我国,但事事是相对的,万物是相生的,由于生产技术的不先進性,生产此种新材料时,会对环境产生一定的污染,对材料的发展产生一定的阻碍影响。

5、智能材料。智能材料,顾名思义,是指在接收或受到外界“刺激”后,自身能够产生应激“反应”,并且在一定程度上能够自行处理的材料。智能材料是接续天然材料、高分子合成材料、人工设计制造材料后的第四代材料,为新时代发展、高科技发展开拓了方向,它的出现会渐渐打破传统结构材料和功能材料的界限,呈现结构功能化、功能全面化的发展趋势。[3]

三、新材料产业特点剖析

新材料产业发展与社会科学进步密不可分,是人类文明、科学进步的趋势所引,纵观社会发展,新材料产业已经渗透到社会经济、国防建设和社会发展的各个层面,支撑着大批高新技术企业的发展,对于整个经济的发展至关重要,对于夺取未来经济发展制高点迷之珍贵。新材料产业能够在经济发展,乃至在人类进步方面起到关键作用,与其产业特点息息相关,一是新材料产业内部关联度低、涉及领域广,与其他行业内部具有较高的关联性,某种新材料技术能够专一研发,无可借代,成果输出率高,惠及行业广;二是新材料产业所投入的知识与科学技术紧密相关,新材料产业效果输出对应新材料研究有显著进展,全面知识的应用与技术的融合,有理论有实践,理论在实践中得到验证,实践在理论中得到提升;三是新材料产业的“三高”,即高资金投入,高风险(不可预计是否有效果输出)以及高收益(新材料研究有显著成果输出,新材料涉及行业领域广,收益可观)。

四、浅论新材料发展的作用

1、新材料发展为高质量发展提供了有力支撑。高质量发展是当前和未来一段时间倡导的理念,实质为通过产品工艺的提升和质量管理的强化,实现中国经济从高速增长到高质量发展的转化。这其中需要强大的活力、创新力和竞争力来推动高质量发展落地实现,新材料的发展,能够从基本设施或关键零部件方面,提升加工产品的工艺,增加产品加工模式的多样性,在发展的“初端”为高质量发展提供支撑。

2、新材料发展为人们对美好生活的向往书写可能。人们对美好生活的向往,蕴含着对生活质量的期盼、对品质生活的憧憬以及对生活精神方面的满足,新材料发展过程中,从不锈钢锅到出行工具品质的体验,从“小事”家事到国之大事,新材料产业遍布区域广泛,新材料的“渗透”,让人们对生活品质的追求成为“可能”,让人们享受科技带来的欢乐“愈加强烈”,新材料发展在人们生产生活的各个环节充当着“润滑剂”作用,科技研发不僵硬,生产生活不僵硬。

3、新材料发展为经济健康向上发展保驾护航。新材料的发展是基于传统材料试制试验后而进行的,在某些领域(例如,制造业)将传统材料进行优化再升级,令生产工艺和产品性能得到加强,原本复杂的加工工艺得到提升、最初的管理模式得到优化,产品更加人性化、技术化,企业生产经营效益得以提升。新材料的发展直接或间接的改变了企业些许生产经营模式,为整个社会经济的发展做出了重大贡献。

综上论述,新材料的发展涉及的领域是多方面的,从分析新材料的含义到典型新材料示例,再至浅析新材料产业发展的形势,新材料的发展在改变人们生活品质、社会经济的发展以及高质量发展等方面发挥的作用是显而易见的,广泛而言,新材料发展在科学技术进步和人类文明进步等方面不可忽视。

参考文献:

[1]陈祎淼.规模破1.2万亿新材料产业发奋图强[N].中国工业报,2014.

[2]李霞君.国家战略性新兴产业发展有何重大现实意义[Z].2013.

[3]江宇觅.新材料[OL].百度百科.

(作者单位:1保定白沟吉忠热力有限责任公司;2东北石油大学)

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