高分子材料发展史
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高分子材料发展史范文第1篇
关键词：课程建设；通识选修课；教与学；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0126-03
“通识教育”（general education）是高等教育的组成部分，是一种尽可能综合的（comprehensive）教育，是所有大学生都应接受的非专业性教育，在学生接受特殊的、专业知识之前对知识的总体状况有个综合性的了解。[1，2]1999年李曼丽等人在《清华大学教育研究》中提到：“通识教育目的是培养积极参与社会生活的、有社会责任感的、全面发展的社会的人和国家的公民。”[2]为了推进以“课程建设与改革”为核心的本科人才培养模式改革，苏州大学从2014年起正式启动通识教育课程改革计划，课程建设基本要求为：适合所有学生学习的非专业课程；注重学科交叉和学科前沿；提倡教学形式和教学方法多样化；注重经典原著阅读；建设有地域特色和本校特色的通识教育课程。通识选修课程包括五大模块：文学与艺术、历史与哲学、社会科学、数学与自然科学、科技与发展。通过跨学科的体系设计，让学生广泛涉猎不同的学科领域，拓宽知识视野，培养学生跨领域、多角度思考问题能力、批判性思维能力和包容性理解能力。2014年学校通识教育课程的申报数量达93门，经过专家组两轮评审，隶属于科技与发展模块的《生活中的高分子材料》课程成为立项建设中的一门通识选修课程，并于2015―2016学年开始对全校学生开放选修。
在认真开展本课程的项目建设工作过程中，笔者在课程教学内容设计和教学方法选择方面做了一些探索与尝试，在几轮教学实践中对教与学之间存在的问题进行了思考和改进，希望能够与相关老师一起交流教学经验，共同探讨如何寻找合适的教学模式来开设全校性工程技术类通识选修课。
一、《生活中的高分子材料》课程的体系建设
1.课程的建设目标。《生活中的高分子材料》课程是面向于全校所有学生学习的非专业课程，建设目标是普及生活高分子材料常识、推广不同专业的学生去了解我们生活中不可缺少的高分子材料；科学认知高分子材料性能特点、合理健康使用各种高分子材料；从而提出新问题和新思想，推动我们国家高分子材料产业链的进一步发展。
2.教学内容及课时安排。从与我们生活密切相关的“衣”“食”“住”“行”四个方面出发，给学生介绍典型的高分子材料组成、特性及使用注意事项。主要安排如下：
第一章 绪论（2课时）。介绍高分子材料的基本概念、新型高分子材料及其研究进展。
第二章 “衣用”高分子材料（8课时）。介绍纺织行业纤维材料（天然纤维和合成纤维高分子材料），了解一些服饰用涂层高分子材料和皮革高分子材料。
第三章 “食品”相关高分子材料（8课时）。介绍食品行业用塑料（塑料薄膜、塑料瓶、塑料餐具）高分子材料，了解天然高分子（淀粉、膳食纤维、蛋白质）和合成高分子（食品添加剂）等食用高分子材料。
第四章 “家装”高分子材料（10课时）。介绍塑料家具（热塑性塑料、热固性塑料），了解涂料（墙饰涂料、木器漆、家电粉末涂料）和粘合剂。
第五章 “户外运动”相关高分子材料（8课时）。介绍橡胶（天然橡胶、合成橡胶）和橡胶制品（轮胎、篮球、运动鞋），了解高分子基复合材料（运动自行车、复合材料赛车）。
3.多元成绩评价体系的建立。开设《生活中的高分子材料》这门课程是希望通过学习来加深学生对周围高分子材料的了解，知道其利弊及正确使用方法，让高分子材料更好、更安全地为己所用；激发学生对高分子材料世界进一步探索的激情，创造高分子材料与人的和谐环境。对学生一学期学习的考核不是一张试卷来决定，而是建立多元成绩评价体系。在充分考虑不同专业学生的个性的基础上，鼓励学生从不同角度去认识高分子材料，教学成绩的最终评价体现出全面性和激励性。指标包括课堂表现（20%）、平时作业（40%）和期末小论文（40%）三大方面。（1）学生对这门课程的学习态度会明显地体现在课堂表现中。（2）针对“衣食住行”中可能碰到的高分子材料设定一些开放性作业，让学生自主选择有兴趣的高分子材料去学习，找其优缺点、使用注意事项及这类高分子材料的发展史，然后分组讨论汇报，其余同学和老师一起给予评分作为平时作业的成绩。（3）在课堂知识的基础上，期末让每一个同学对某一大类高分子材料进行综述，引用实例，从不同的专业角度去分析其利弊和发展潜力，写出自己对材料改进的需求和建议方案，按照科技小文的格式编排、撰写和打印。
二、调动学生的参与积极性
高分子材料发展史范文第2篇
生命是人们永恒探究的课题，在漫长的求索过程中生物医用材料扮演着不可或缺的角色。有记载表明，早在古希腊时代人们就已经开始用马尾上的毛作为外科缝合线进行一些外科手术。时至今日生物医用材料已获得长足的进步，其中医用高分子材料更是被誉为医疗技术发展史上的一次飞越。
在此我谨对医用高分子材料中的壳聚糖材料谈一些我个人的认识。
壳聚糖学名：几丁聚糖。俗称甲壳素、甲壳胺、壳聚糖、可溶性甲壳素、脱乙酰基甲壳素、壳糖胺等。是以虾蟹壳为原料，先制得甲壳素，然后在浓碱的作用下脱去甲壳素分子中的乙酰基而得一种天然高分子化合物，在自然界中的含量仅次于纤维素。由于壳聚糖分子中含有活泼的羟基和氨基等极性基团，主链上可发生水解反应c-2位上的氨基和c-6位上的羟基可以发生乙酰化、羟乙酰化、羧甲基化、氰乙基化、硫酸酯化、氧化、黄原酸化等化学修饰。在双官能团的醛或酸酐等交联剂作用下，可进行交联反应。在r-射线或催化剂的作用下，乙烯基单位和丙烯酸类单体可与壳聚糖进行接枝共聚反应，加上它不仅具有很好的生物相容性，而且无毒、易生物降解，使得其在医药、农业、环境、纺织、印染、造纸、催化、食品、日用化妆品等领域具有广泛的应用前景。下面我们就针对其在生物医用材料方面的应用进行讨论。
首先让我们来关注《第二军医大学学报》上刊登的一则实验结果。该实验是为观察聚合物壳聚糖〔chi〕和磷脂化壳聚糖〔pc2chi〕涂层膜对培养的血管内皮细胞增殖和迁移及血液相容性的影响而设计的。实验者将chi 和pc2chi 均匀喷涂在培养皿底层制成聚合物膜,以316 l 不锈钢片做成不锈钢圆柱体槽,将猪髂动脉内皮细胞接种于聚合物膜、不锈钢槽和不做任何处理的培养皿底部(空白对照组) ,培养24 h。光镜和扫描电镜观察细胞形态,以cck28 试剂盒测定细胞增殖,并进行细胞迁移检测。以凝固法测定健康人血液在聚合物膜上作用2 h 后的凝血活酶时间(aptt) 、凝血酶原时间(pt) 、纤维蛋白原测定( fib ) 和凝血酶时间(tt) 。结果发现动脉内皮细胞在chi 和pc2chi 膜上生长良好,形态正常。培养24 h ,内皮细胞在chi 和pc2chi 膜上的增殖率分别达88. 8 %和77. 8 % ,存活内皮细胞数目较不锈钢片组显著增加( p < 0. 01) ;而chi 组的存活内皮细胞数目显著高于pc2chi 组( p <0. 01) 。培养72 h ,内皮细胞在chi 和pc2chi 膜上迁移细胞数均显著高于316 l 不锈钢片,pc2chi 组较chi 组的细胞迁移数目显著增加( p < 0. 01) 。pc2chi 组、316 l 不锈钢片组和空白对照组的aptt 较chi 组显著延长( p < 0. 05 , p < 0. 01) ,fib显著增加( p < 0. 01) 。各组间pt 和tt 均无明显差异。从以上实验我们可以得出结论：壳聚糖材料有着很好的血液相容性能够促进内皮细胞在其上的附着生长以便与周围组织协调。同时我们也应看到单纯的壳聚糖材料的抗血栓形成作用并不理想但当我们对它进行磷脂化以后这一情况便得到了改善。因此壳聚糖材料仍是较理想的医用高分子材料。
接下来再让我们关注一下壳聚糖的组织相容性。有研究者取sd大鼠胚胎(孕14～16d)大脑皮层组织制成单细胞悬液在无血清培养液中进行培养,获得大量的神经干细胞,再将所获神经干细胞在不同条件下移植接种至壳聚糖膜上联合培养1周,在倒置显微镜下观察神经干细胞生长增殖情况及形态变化,并对其分别进行免疫组化染色、电镜观察,了解壳聚糖对神经干细胞生长、增殖、分化的影响.结果在无血清联合培养条件下,神经干细胞仍然维持其原有的干细胞特性;在含血清的培养液中,神经干细胞能分化成多种形态的神经细胞,并且在壳聚糖膜上生长良好。由此我们能够了解到该材料不会抑制神经干细胞的生长也不引起炎症或致癌致祭。因此壳聚糖与神经干细胞具有良好的组织相容性。（以上材料摘自《苏州大学学报（医学版）》20__年05期）
不仅单独的壳聚糖材料具有良好的生物相容性，它的复合材料也是如此。《中国实验诊断学》中有一则关于壳聚糖—聚磷酸三钙复合材料的报道。实验采用冻干法制备壳聚糖一聚磷酸三钙复合材料，培养人牙周膜细胞，传代扩增后接种到材料表面，体外继续培养，用倒置光学显微镜、扫描电镜观察细胞的粘附和生长情况，用mtt方法检测种植后2、4、6、8d细胞的增殖情况。结果发现种植2d后细胞呈梭形纤维细胞样，平均每100倍视野下，有生物材料的实验组与无材料的对照组胞数分别为（380±16）个和（80±20）个，二者比较差异性显著（p﹤0．01）。mtt法检测对照和实验组细胞增殖情况，两组细胞均保持持续增殖。且实验组增殖最快，接种后2、4、6、8d光吸收值与对照组相比，差异性均显著（p﹤0．01）。扫描电镜下可见材料呈多孔网状结构，人牙周膜细胞紧密贴附在材料表面，细胞可沿材料的孔隙活跃生长。从上述实验中我们看到壳聚糖—聚磷酸三钙复合材料能促进人牙周膜细胞的增殖，人牙周膜细胞与复合材料具有良好的生物相容性。
高分子材料发展史范文第3篇
关键词：材料专业；普通化学；绪论课；教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0134-02
普通化学是高等学校材料专业的一门重要的理论基础课。但由于授课对象是大一新生，学生们对于这门课程在材料专业中的基础地位与重要性，以及与所学专业的内在联系缺乏了解或认识不足。如何能让学生迅速了解化学与材料科学之间的密切联系，从而激发他们学习化学的兴趣，调动他们学习的积极性，是普通化学教学过程中面临的首要课题。
绪论课是普通化学课堂教学的第一课，在引导学生认识化学的重要性、激发学生学习化学的兴趣方面起着非常重要的作用[1，2]。对于材料专业的学生来说，最感兴趣的莫过于各类材料对人类文明、社会发展所起的重要作用。通过讲解化学发展简史、材料在社会发展中所起的作用，增加学生学习化学的兴趣，激发学生的学习热情。近几年，笔者通过对绪论课内容的不断更新完善，以及对多媒体课件的精心设计，使学生及时认识到学习化学的必要性和重要性，取得了良好的教学效果。现就绪论课的教学实践做几点总结。
一、从材料发展对社会进步的巨大作用讲述材料发展史，增强学生的专业自豪感和自信心
材料是人类赖以生存和发展的物质基础，一种新材料的应用往往成为人类进步的重要里程碑。例如，历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代特征标志的。一种新型材料的研制成功，可以引起社会生活的新变化。如石器、陶瓷、铁、铜、玻璃、水泥、单晶材料、有机高分子材料等的发明与创造，都曾为社会进步提供了重要的物质基础。因此，可以说，没有半导体材料，就不可能有计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊结构材料，便没有宇航工业；没有低损耗的光导纤维，也就没有现代光通讯；没有有机高分子材料，人们的生活也不可能这样丰富多彩。特别是到了现代，国际竞争日趋激烈，各国都想在生物、信息、空间、能源、海洋等技术领域占有一席之地。而开发这些高新技术的关键往往与材料的发展有关。
通过一个个生动鲜明的事例，让学生了解不同材料在人类文明进程中所起的巨大推动作用，增加他们对自己所学专业的自豪感；通过介绍材料在高新技术领域的价值及应用前景，激发学生学习材料科学的兴趣。同时，结合笔者的科研经历、科研体会，讲述一些新型材料设计合成的案例，激发学生的求知欲，增强学生的自信心。
二、介绍化学发展史，激发学生的学习兴趣，培养学生正确的价值观
人类化学知识的获得，是从认识自然现象开始的：动植物的腐烂、火山爆发、空气和水对物质的侵蚀等。远古时代人类通过摩擦生火和钻木取火等方法学会了利用火，不仅增进了健康，发展了智力，而且利用火能产生各种化学反应这个特点，开始了制陶工艺。制陶过程实际上就是在高温下，使粘土中的二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、氧化镁等成分发生一系列的化学变化。制陶工艺不仅提供生活必需品，改进农耕工具，而且改善了人类的居住条件。人们逐渐走出岩洞，住进了砖瓦房，并用陶制农具开展农业生产。同时，人们从烧陶工艺中掌握了高温技术，并该项技术应用于冶炼铜矿和铁矿。如将铜矿石和木炭混合加热得到了金属铜；但纯铜质地较软，不利于制造工具和兵器。在冶炼铜时掺入锡、铅，可制得硬度很高的青铜。青铜器如铜币、编钟、青铜鼎的出现，推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会文明向前推进了一大步。除了冶炼铜以外，人们用木炭不完全燃烧产生的一氧化碳，还原铁矿石中的氧化铁为金属铁。战国时期铁制工具如犁铧、铁D、铁锛等农具得到广泛应用，带动了农业和手工业的发展。这样，随着冶金技术的不断进步，生产工具的不断革新，在人类历史上相继出现了青铜器时代和铁器时代[4]。
此后到了炼丹术和炼金术时期。虽然炼丹家和术士的目的没能达到，但他们为化学学科的建立积累了丰富的经验。通过做原始的化学实验，发明了大批实验器具，制造出很多化学药剂，记录了大量的实验方法，写下了许多炼金著作。正是这些理论、实验方法、化学仪器以及丹术著作，开创了化学学科的先河。与此同时，人们对物质结构本质的探索与论证也从未停息过。但直到1661年英国化学家波义耳给元素下了明确的定义、1803年英国化学家道尔顿创立原子学说、1811年意大利化学家阿伏加德罗提出分子学说，人们才逐步认识到物质的组成、结构以及发生的化学变化，逐渐形成了完整的化学体系，化学才真正成为一门科学。
到了19世纪末，随着X射线和电子的发现，人们对物质结构的认识逐渐深入，打破了道尔顿原子不可分割的观念。此后，随着建立在卢瑟福有核原子模型、普朗克量子理论和爱因斯坦光子学说基础之上的波尔原子结构理论的提出，标志着现代化学的兴起；薛定谔方程的建立，更直接揭示了微观世界微粒运动的深层奥秘；而在量子力学基础上发展起来的化学键理论，使人类进一步了解到分子结构与性能之间的关系，大大地促进了化学与材料科学的联系，为发展材料科学提供了理论依据。通过化学发展史的介绍，使学生丰富化学历史知识，了解各个时期化学发展的标志性成果及对社会发展所起的巨大作用，由此激发学生学习普通化学的兴趣，为以后的专业课学习打下坚实的基础。
除了激发学习兴趣，化学史的讲授还可以给人以智慧，即尊重事实、追求真理的科学情感和态度，百折不回、锲而不舍的科学品德和情操，勇于探索、勤奋创新的科学精神和方法。如讲述诺贝尔这样的伟大科学家的奋斗历程、学术成就、品德修养，描绘科学家实事求是、一丝不苟的科学态度，锲而不舍、持之以恒的拼搏精神，对提高学生的科学素养会起到潜移默化的作用，更为重要的是，在这个过程中还可以培养学生优良的道德品质，以及正确的人生观和价值观[5]。
三、阐明材料专业只有以化学为基础，方能引领科技的发展，进一步激发学生的学习热情
材料是人类生存、社会发展、科技进步的坚实基础，是现代化革命的先导，人们把信息、材料、能源作为社会文明的支柱。如今，材料已成为与国民经济、国防建设和人民生活息息相关的重要组成部分。通过功能材料的设计合成，如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料等，制造各种高科技功能元器件。发展功能材料正在成为国家提高国际竞争力，增强经济实力，甚至是强化军事优势的重要手段。
当前，化学在推动人类进步和科技发展中起到了核心作用。化学首先是基础的核心科学，它不仅可以制造或创造出自然界已有的或不存在的物质，提供分析手段，还可以预测、裁剪、设计分子，揭示物质结构、性质和功能之间的关系；其次化学还在相关学科的发展中起了牵头作用，化学研究不仅带动了其他学科的过程研究（工业、农业、环保、能源），而且极大地带动了材料科学的发展。材料学科的发展、功能材料的设计，只有以化学为基础，才能合成出具有特殊物理性能、化学性能、力学性能等的功能材料。通过讲解材料领域的前沿知识，使学生了解材料与化学之间的密切联系，提高学生对学习化学重要性的认识，激发学生学习化学的热情，为材料专业课的学习奠定扎实的理论基础。
四、多种教学手段的综合运用，进一步改善教学效果
兴趣是学好知识的基础和保障，也是学生学习的源动力。为吸引注意力，提高兴趣，在课堂教学中，笔者运用多种教学技巧提高教学质量，改善教学效果。首先是充分发挥多媒体教学的优势。多媒体课件可以综合多种教学艺术效果，根据绪论课的特点，结合学生的专业特色，通过精心设计，恰当使用图片、文字、声音、动画等形式，充分发挥多媒体形象、直观、交互性强的优势，创造生动的教学氛围，增强趣味性，激发学习兴趣，达到最佳教学效果。其次，通过查阅相关历史及文献资料，以材料知识为主线，以化学知识为背景，通过讲授化学史上的中国人及中国化学史上的世界第一，激发学生的学习热情。最后，结合自己的科研方向和研究成果，讲授材料领域的前沿学科进展，让学生产生共鸣，拉近师生间的距离，提高他们学习的主动性。总之，通过多种教学技巧的运用，增加课堂表现力和感染力，从而有效地激发学生的兴趣。
普通化学基础理论教学是材料专业学生学习的一项必修课程，是培养专业人才的一个关键环节。培养高素质的合格人才，激发学生的求知欲，增强学生的自信心，培养学生正确的人生观和价值观，做好绪论课教学，至关重要。俗话说，“良好的开端是成功的一半”，“学贵刻苦、教贵善诱”。教师通过不断充实教学内容、渗透科研前沿、总结教学经验，讲授一堂重点突出、条理清晰、内容翔实，集科学性、历史性、趣味性、艺术性于一体的生动的绪论课，不仅可以培养学生对普通化学的学习兴趣，还将对学生专业课的学习以及综合素质的提高打下良好的基础。
参考文献：
[1]周春生，王书民.论无机化学绪论课教学的加强与改进[J].商洛学院学报，2013，27（6）：25-27.
[2]王淑涛.上好绪论课，培养大学化学的学习兴趣[J].广州化工，2010，38（4）：247-249.
[3]张艺，雷艳虹.绪论课对大学化学课堂教学的重要性[J].保山师专学报，2006，25（2）：29-30.
高分子材料发展史范文第4篇
关键词: 高等金属学材料研究领域作用
在人类社会的发展过程中,材料的发展水平始终是时代进步和社会文明的标志。人类和材料的关系不仅广泛密切,而且非常重要。事实上,人类文明的发展史,就是一部人类利用材料和创造材料的历史。同时,材料的不断创新和发展,也极大地推动了社会经济的发展。在当代,材料、能源、信息是构成社会文明和国民经济的三大支柱,其中材料更是科学技术发展的物质基础和技术先导。
一
随着社会和科技的进步,人们不仅需要性能更为优异的各类高强、高韧、耐热、耐磨、耐腐蚀的新材料,而且需要各种具有光、电、磁、声、热等特殊性能和偶合效应的新材料,同时对材料与环境的协调性等方面的要求也日益提高。生物材料、信息材料、能源材料、智能材料和生态环境材料等将成为材料研究的重要领域。展望未来,材料科学与工程学科的发展方向将是:实现微结构不同层次上的材料设计,以及在此基础上的新材料开发;材料的复合化、低维化、智能化和结构材料―功能材料一体化设计与制备技术;材料加工过程的自动化、集成化,等等。
20世纪最重大的科技成就之一就是人类实现了原子核内部巨大能量的释放。尽管原子能时代的降临是以核武器为开端的,但核材料也能造福人类,特别是核反应堆、同位素的应用、核医学等。核反应堆一般采用热中子堆,堆心的结构件必须采用锆合金,因为锆合金吸收中子的几率很小,不会破坏堆内的链式反应,所以要建设核电工业系统,必须建立锆材料工业。
当今最具时代特征的工业是信息产业,信息产业的基石是半导体材料。任何高度复杂、高度精细加工的集成电路,都需要高纯度、高度掺杂的半导体材料和各种先进工艺的应用。信息技术的每一次突破都与材料和工艺的创新有着密切的关系,如高密度的光磁记录材料给信息的存储提供了极大的便利。
激光材料也是现代信息科技的一部分。各种波长的激光晶体、半导体激光器、激光光导纤维等对信息传输和信息高速公路的实现起着决定性的作用。
在航空航天技术的发展过程中,材料的发展水平对航空航天器的性能至关重要。航空用结构材料最主要的性能是高比强度和高比刚度,同时具有良好的工艺性能。高强度铝合金、钛合金和碳纤维增强的树脂基复合材料是主要的航空材料。火箭、导弹材料与航空材料相比,关键是瞬时性能。导弹壳体材料对导弹的射程至关重要,壳体由金属改为石墨纤维增强的复合材料后,洲际弹道导弹的射程可增加近1000公里。
进入21世纪后,新能源材料的发展将对社会经济产生重要影响。为了保障世界经济的可持续发展,解决越来越严重的温室效应和大气污染等环境问题,新能源材料将引导传统能源向洁净能源、可再生能源、分散型能源等多元化能源发展。除核能外,当今太阳能材料、燃料电池材料、锂离子电池材料等取得了很大的研究进展,在不久的将来必然会对社会经济等方面产生巨大影响。
二
一般来说,材料的基础研究和带有明确目的的开发性研究都有它们自身的价值。它们的效用有长有短,在实际生产上的体现有快有慢,但有一点是相同的,那就是要不断探索。材料的应用研究一旦成功,即一种材料诞生之后,它的应用价值和市场开发就可以产生较大的辐射作用。比如金属钛,作为一种航空材料,它可用机,也可用于化工、建筑、潜艇、首饰等。其应用越广,需求量越大,则生产成本越低,越能带动相关领域的研究和发展。20世纪后期,由于材料的应用越来越广泛,并渗透到各行业,许多领域都与材料的制备、性质、应用等密切相关,使得材料成为机械、电子、化工、建筑、能源、生物、冶金、交通运输、信息科技等行业的基础,并与这些相关学科交叉发展。
三
自20世纪60年代初以来,物理、化学等学科的发展推动了对物质结构、物性和材料本质的研究和了解;冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等的发展推动了对材料的制备、结构、性能及其相互关系的研究;金属材料、无机非金属材料、高分子材料等各类材料具有共同的或相似学科基础、学科内涵、研究方法与研究设备;同时科学技术的发展在客观上需要对各类材料的全面了解和研究。
现代科学技术发展的特点是,一方面,学科呈现出多科性,新兴学科不断涌现,另一方面,学科发展又呈现出高度综合的趋势,交叉学科和边缘学科层出不穷。学科交叉的形式可以多种多样。如美国的著名大学一般都设有材料研究中心或材料研究实验室,其研究人员往往横跨高分子、金属、陶瓷、表面改性、解剖、动物实验、细胞培养等研究方面。金属材料的性能主要取决于它的化学成分和组织、结构。化学成分不同的金属材料具有不同的性能;而相同成分的金属材料经过不同加工处理,具有不同的组织、结构时,也将具有不同的性能。可以认为:化学成分规定了组织、结构的可能变化范围,而加工工艺是获得某种预期组织、结构的手段。
四
金属学是以金属和合金的化学成分、加工工艺、组织结构和性能间的关系作为研究对象的,以这些关系作为依据,我们可以为金属材料设计适当的化学成分和适宜的加工工艺,从而获得预期的组织、结构和性能。
在金属学中,对组织、结构的分析和研究是十分重要的核心问题。
金属和合金在固态下通常是晶体。要了解金属材料内部的组织结构,我们首先必须了解晶体中原子的相互作用和结合方式,晶体中原子的聚集状态和分布规律,以及各种晶体的特点和彼此之间的差异,等等。这些研究涉及分子生物、固体物理、金属学、矿物学及聚合物等广泛领域。我们对晶体结构和晶体生长进行综合研究,可以获得控制组分和实际结构的知识,从而可以用各种手段来控制晶态材质的性质,据此还能探索具有非常宝贵性质的新晶体。事实上,对晶体的综合研究已经使人们制成了并且正在发展着一大批结构材料及功能材料。
金属学以金属电子论、晶体学(见晶体结构)及合金热力学为理论基础,依靠物理、化学的微观和宏观检测技术,扩展了金相学的内容,保持应用科学的传统,其研究内容可分为两方面:①联系成分、处理过程对金属组织结构和性能的影响,研究合金相结构和组织的形成规律,包括:研究合金相的形成、相图原理及其测定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金组成的规律;研究晶体中原子的扩散过程;晶体重构的相变过程,包括金属的凝固与温度压力变化下的固态相变;研究晶体缺陷和金属形变过程中的位错运动;研究成分及杂质对金属性质的影响,包括超微量元素,以及微观和宏观偏析。②联系金属材料的使用,研究材料结构强度和断裂行为(见形变和断裂);研究金属材料在各种不同使用条件下的特性变化等(范性形变,疲劳,蠕变,应力腐蚀,断裂和氢脆);研究金属的强化原理。至于那些虽以金属为对象,或虽与金属有关,但主要研究晶体缺陷和金属电子结构,以及它们之间,或它们与各种射线之间的交互作用等微观过程;研究金属和合金的物性本质,或纯属探索自然规律的领域,则另列入金属物理,属凝聚态或固体物理的分支。
最近20年来,金属学出现不少新的突破,主要是由于新实验技术和新工艺的出现而取得的。例如,应用电子计算机进行图象处理,可以明显地提高电子显微镜的分辨能力,能直接看到金属中单个原子分布的图象(电子显微学);分析电子显微术和各种表面分析设备不断出现,将金属学的发展引向更加深入。又如应用激冷技术制成的快冷微晶合金和某些合金体系形成的非晶态金属,都各自显示出特有的性能,有很大的理论意义和实用价值,为金属学开拓了新园地,也为材料的研究提供了更便捷的手段。
五
高等金属学在我们现在所研究的“铝锌合金的耐腐蚀性”课题中也发挥着重要的作用。要研究铝锌合金的耐蚀性,我们首先必须了解材料的组织和性能,联系成分、处理过程对合金组织结构和性能的影响,研究合金相结构和组织的形成规律,包括:研究合金相的形成、相图原理及其测定、合金元素及微量元素在合金相中的分布等合金组成的规律,从而分析它在各种不同使用条件下的特性变化,也即包括材料在不同环境介质中的耐腐蚀性。这些都是高等金属学要研究的内容。随着材料的不断发展,高等金属学在材料研究领域中必将发挥越来越重要的作用。
参考文献:
[1]卢光熙,侯增寿.金属学教程.上海:上海科学技术出版社,1985.
[2]胡赓祥,钱苗根.金属学.上海:上海科学技术出版社,1980.
[3]弗豪文著.卢光熙等译.物理冶金学基础.上海:上海科学技术出版社,1980.
高分子材料发展史范文第5篇
【关键词】材料 室内设计 空间之美 设计风格
从石器时代的土、木等天然材料，到铁器时代、青铜器时代的人造材料，再到现代的高分子材料和当代的环保材料，材料在人类的发展史中与创造和进步一直联系在一起，成为人类文明发展的最有力见证之一。
室内设计以科学为构造基础，以艺术为形式表现，是以室内、家具、陈设等诸要素进行的空间组合设计。作为一种塑造精神与物质兼具的创造性空间设计活动，室内设计要求多学科知识的综合运用，如建筑学、民俗学、材料学、结构工程学等。在室内设计中，材料的运用是必不可少的。作为构成整个室内空间的物质基础，室内设计中的装饰、陈设等均以材料为依托。室内设计师要想创作出具有独特品质的室内设计作品，就必须考虑材料与空间的关系、材料之间的搭配、新材料的应用等。纵观整个室内设计发展史，材料在其中起到了重要的作用，材料可以成为时代特征的代表，造就无数独特的空间样式，材料可以营造特殊的装饰风格，材料在特定的时期还可以掌控室内设计的流行时尚。设计师赖特曾经指出：“每一种材料都有自己的语言……每一种材料都有自己的故事，对于创造性的艺术家来说，每一种材料有它自己的信息，有它自己的歌。”材料的发展对室内设计师和室内设计而言，正是谱写丰富多彩的歌曲的基础，它增加了室内设计的空间之美，推动了设计师设计风格的建立，为人类高品质的生活提供了不竭的能源。
一、材料发展增加了室内设计的空间之美
室内空间如同木、石一样，也可以视为一种物质，其特殊性在于它是非限定的、有形的。室内空间在设计师的手中展现出的视觉感、尺度与比例，需要依靠室内空间形式要素的限定才能实现，因此，组成室内空间形式的诸如建筑构件、地面、墙面、陈设品及其材料质感等在室内空间的形成中起着重要的作用。
首先，材料质感的运用对空间之美的塑造至关重要。材料本身形态、疏密、粗细、大小的质地会对人的视觉产生刺激，从而影响人的审美心理，产生不同的审美感知，如粗犷、华丽、匀称、自然等。在高科技、低情感的生活环境里，人类越来越向往“家”的温馨与安慰，因此，室内设计中对软装饰材料的需求大大增加，以柔软、温暖的感觉来取得精神上的安慰，软装饰材料不同色彩、图案、质地的运用，必然会产生很多独特的效果，给人以不同的空间享受，呈现不同的空间之美。此外，利用积压、延伸、热塑成型、吹泡等不同成型技术和合成材料设计而成的家具，往往以其特殊的材料质感给人强烈的视觉冲击。
其次，材料的色彩可以影响室内空间视知觉，从而影响到空间美感的呈现。例如，木质材料是一种温暖、自然的视觉感受，青铜和铁等金属材料也给人以冷峻、人工的视觉感受，各种复合材料则因为其功能多样、高技术化而给人丰富多变的视觉感受。不同材料的组合其实就是不同色彩和肌理的组合，也就是不同视觉感觉的组合，这其实为实现不同的空间之美提供了无限可能。例如，安藤忠雄设计的“光的教堂”，很多人惊讶于光的神奇效果，却忽视了最为根本的依托——清水混凝土的空间分割与木质的座椅，正是它们传达了圣洁与宁静之感。再如密斯·凡德罗设计的巴塞罗那世博会德国馆，镀铬柱、大理石墙面、玻璃、不锈钢的座椅，整体上呈现出强烈的流动感和现代性，光影之间，是新时代的空间之美。
最后，材料可以造就独特的空间意境之美。室内空间意境是通过空间布局、器物样式、材料搭配以及界面造型的选择而形成空间的整体美，营造出空间的意境美感。作为意境之美最重要构成因素的室内空间设计品质可以被视作材料的综合元素在空间中的整体反映，由物及情，上升至“意境”。材料的综合元素包括材料的基本属性、使用数量、应用方式、整体价值等。例如，在室内空间设计中大量应用玻璃等易反射的材料可以将周围的事物吸纳于自身，增加空间的透明度，使得视觉获得延伸，造就独特、流动的意境之美。壁纸、墙面涂料、人造装饰、墙布（包括窗帘）等材料美化则从沟通自然环境与人造环境的角度，显示自身的美感特征，传达独特的空间意境之美。
二、材料发展推动设计师设计风格的确立
从某种意义上说，室内设计风格的成因有两个重要的因素，一是技术，二是材料。室内设计师要想确立自己的设计风格，最直接的手段就是在室内设计中利用技术手段实现材料的独特应用。芬兰设计师阿尔瓦·阿尔托创造的可弯曲木材技术，利用建筑学原理，实现了木料改变传统的直线立体造型而转变为流畅曲线的效果，室内空间效果为之一变，具有划时代的意义。阿尔托这个颇具想象力和革命性的材料应用技术，确立了他自身独特的设计风格。多样化的材料和新型复合材料的不断涌现使室内设计师的设计表现形式有了更丰富的选择，也更易确立自己的设计风格。
材料的肌理是实现设计师设计理想和传达空间美学的物质载体，材料本身所具有的色彩、纹路、质感等特性，为设计师提供了无尽的创意来源。以流水别墅闻名的赖特，他的室内设计作品充满了天然气息和艺术魅力，就根源于他对材料天然特性的尊重，充分利用不同材料的肌理设计展现不同的空间美感，并最终展现出自身的设计风格。因此，设计师在进行室内设计创作时，要尊重材料的本质，结合具体空间，进行选取、组合、变换，以此创造出具有自己设计语言的室内空间环境。
材料的发展与室内设计的进步密切相关，在新的时代，它们都指向了同样一个目的：以人为本，不但设计人类居住的生存空间，更要设计充满意境的享受空间。
参考文献：
[1]焦煜博.浅谈室内设计中装饰材料的应用[J].美术大观. 2010（7）.
