“无所不入”的材料
每当我们见到一个比较新奇的事物时,或者出去买东西时,总是会不经意地问出“这是什么材料做的?”“这种材料好不好?”之类的话。我们不难理解,小到铅笔、橡皮,大到火箭、航空母舰,都是由各种各样的材料制作而成,哦,还有你现在正在阅读的这本图书,这也是用纸浆等材料制作出来的呢!“材料”已经无所不入地渗透到我们的生活中,是人类赖以生存和发展的物质基础,可谓是社会进步的里程碑。但是如此熟悉的一个词语要让我们给他一个科学的定义却有点困难了。究竟什么是材料呢?
科学上定义的材料
人们制造出来的物件并非天生便是如此形状、如此结构,它是由各种各样的物质拼装、组合,产生物理反应或化学反应而制作出来的。就如一本书,自然界中本没有这种东西,但是通过由木料制作的纸张和油墨、胶等许多材料的加工,经过一系列工艺制作就有了我们阅读的书籍。而人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的这些物质便可归结为材料,也就是科学家们所说的宇宙间可以用于制造这些有用物品的固体物质。
材料的涵盖范围十分广泛,我们常常觉得所有东西都能用什么材料制作来形容,但是可不要误解,并非所有的物质都可以称之为材料,如燃料、化学原料、工业化学品、食物和药物,一般都不算是材料。当然这种定义并不严格,例如、固体火箭推进剂,一般称之为“含能材料”,因为它属于火炮或火箭的组成部分。材料为人类社会可以接受,能够经济地制造出我们所需要的有用物件或者器件。因此材料的发展与人类社会的发展息息相关。
材料也是时代的产物
有历史学家把人类进化至现代社会依次分为十个时代:旧石器时代、新石器时代、铜器时代、铁器时代、水力机械时代、蒸汽机时代、发电机时代、内燃机时代、电子时代和信息时代。历史学家如此分类正是根据每个时代知名品牌材料的不同,这种时代分类法也让我们清晰地看到了人类使用材料的演变过程,每一个时代都是一种主要材料的时代。
距今260万年前,东非的巧人开始做出一些由圆形砾石简单捶打而成的砾石器、砍器。可能他们并没有意识到使用这些石器究竟有多么重大的意义,仅仅是因为出于生存的本能而已,但是自那时起,人类已经进人了旧石器时代。由旧石器时代、中石器时代向新石器时代的演进中,石料便成了这个时代的主要象征。
在漫长的石器时代中,人们无意中发现了上苍赐予的礼物――火。这种明亮亮、晃人眼、能将成片树木化为灰烬的“神物”能不能给我们生活也带来神奇的力量呢?于是人类将在自然中采集的火种加以利用。有了火,取暖、照明、驱除野兽等便不再成为难题,人们在探寻中学会了钻木取火等人工取火的技术,也找到了更多利用火的方式。这样,人们学会了烧制陶器。陶器的使用,使人类社会一跃进入了新石器时代,并在摸索中以制陶技术为基础发明了瓷器。中国是早期瓷器的发源地,工艺精湛,这也成为中华文明的一个标志。在烧制瓷器的实践中,人们逐渐发现了可以替代陶瓷的更好的材料,红铜与锡或者铅利用高温工艺混合成了青铜,性能良好的这种金属材料被逐渐推广开来,也使得人类步人了青铜时代。青铜材料的使用,令大家为之欢呼雀跃,尽管相对笨重,但是用在农具上,已经使得耕作效率有了极大的提升,农业经济也得到了较快的发展。炼铜技术的炉火纯青使得冶铁技术的出现变得理所当然。以铁为材料制造农具,使得处于农业社会的人们生产力得到了少见的提升,铁这种金属材料的使用又再次开启了人类的新纪元。我国从公元前3世纪,即秦汉时代起就进入农业经济发达社会,到了唐宋时代,经济繁荣,科学文化发达,社会安定,国泰民安,处于盛世,形成了我国封建社会的科学文化高峰。
18世纪西方工业革命席卷了整个世界,小作坊式的手工操作因不能满足生产力的需要而被工厂大机械生产所代替。于是各地工厂拔地而起,以钢铁为中心的金属材料大规模的发展,随之而来的是各种材料的变革。P2-4