材料科学与工程学导论

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1、•绪论1.课程设置的意义和目的(1)材料的定义与分类（2）材料的地位和作用（3）材料科学与工程的形成和发展（4）本课程设置和北工大材料科学与工程学科改革2.课程的内容和讲法材料是人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。(1)材料的分析(2)金属材料(3)无机非金属材料(4)高分子材料(5)复合材料材料的地位和作用材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。材料和能源、信息被称为人类社会的“三大支柱”。一种重要新材料的发现和使用，都把人类支配自然的能力提

2、高到一个新水平，材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术变革，从而把人类物质文明和精神文明推向前进。材料科学与工程的形成和发展材料科学与工程的形成与发展，反映了学科发展从细分到整合（综合）的基本规律。材料科学（1）钢铁冶金（2）有色金属冶金（3）冶金物理化学（4）金属材料与热处理（5）金属压力加工（6）无机非金属材料（7）硅酸盐工程（8）高分子材料与工程（9）粉末冶金（10）复合材料（11）服饰与防护（12）材料科学与工程（13）铸造（14）焊接结论：•不同的材料二

3、级学科曾为社会培养了大量的专业人才；•已不能满足21世纪人才培养的需求，必须进行改革；•按照“四要素”原则重新构建材料科学与工程的大材料学科。第一章材料及其在人类社会发展进程中的地位和作用1-1.材料是人类社会进步的里程碑1-2.材料是经济和社会发展的基础和先导1.新材料技术是工业革命和产业发展的先导2.新材料技术是高技术发展的基础纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起

4、一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，给社会生产力和人类生活带来巨大的变革，把人类物质文明推向前进。第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。21世纪重点发展的高技术领域的材料选择u信息科学技术正在发生结构性变革，仍然是经济持续增长的主导力量u通信网络技术为信息产业注入强大活力u宽带通信已成为国际上应用最广的通信技术u半导体技术进入纳米时代u计算机智能技术日新月异u生物技术正经历

5、着一场前所未有的技术革命，一个庞大的生物产业正在孕育和形成对生命现象本质和过程研究，进入了定量和系统整合阶段u基因组学、蛋白质科学、干细胞及再生医学的研究成为生命科学的前沿与热点u蛋白质科学正向深度和广度迅速发展u干细胞及再生医学的研究及应用为人类健康开辟了新道路u生物芯片在医疗和科研领域发挥巨大作用u转基因技术及应用呈现出高速发展的态势生物技术正经历着一场前所未有的技术革命，一个庞大的生物产业正在孕育和形成Ø对生命现象本质和过程研究，进入了定量和系统整合阶段Ø基因组学、蛋白质科学、干细胞及再生医学的研究

6、成为生命科学的前沿与热点Ø蛋白质科学正向深度和广度迅速发展Ø干细胞及再生医学的研究及应用为人类健康开辟了新道路Ø生物芯片在医疗和科研领域发挥巨大作用Ø转基因技术及应用呈现出高速发展的态势生物技术正经历着一场前所未有的技术革命，一个庞大的生物产业正在孕育和形成Ø对生命现象的本质和过程研究，进入了定量和系统整合阶段；Ø基因组学、蛋白质科学、干细胞及再生医学的研究成为生命科学的前沿与热点；Ø蛋白质科学正向深度和广度迅速发展。Ø干细胞及再生医学的研究及应用为人类健康开辟了新道路生物芯片在医疗和科研领域发挥巨大作用

7、Ø转基因技术及应用呈现出高速发展的态势航天技术快速发展，不断开辟人类探索的新空间Ø太空探索带动太空探索技术加速发展Ø研制多种用途的人货分离的新一代航天飞行器成未来趋势。Ø小卫星技术日趋成熟并将广泛应用。Ø太空攻防技术成为未来航天技术发展的重要领域。能源技术将变革未来社会的动力基础，促进人类实现可持续发展Ø煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点。Ø核能技术酝酿新的突破。Ø氢能技术研发和商业应用加速Ø新能源和可再生能源技术展现良好前景Ø天然气水合物的开发受到重视用能技术发展前景广阔先进制造技术向绿色制造、

8、高技术化、信息化、极端制造方向发展，成为提升产业竞争力的关键技术Ø光机电一体化技术Ø微电子光刻技术Ø重大装备制造技术新材料技术出现群体性突破，将对21世纪基础科学和几乎所有工业领域产生革命性影响Ø纳米技术是前沿技术中最具前瞻性和带动性的重点领域之一Ø电子信息材料技术进展迅速，光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料。Ø新型功能材料及其应用技术面临新的突破（超导材料、智能材料、生物医用材料）Ø新型结构材料发展前