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材料是人類可以利用製作有用構件、器件或物品的物質

材料的發展標誌着社會的進步,比如石器的廣泛使用是「石器時代」,相似的還有「青銅時代」和「鐵器時代」等等。材料和資訊與能源被稱為現代文明的三大支柱[1]

非金屬材料

  • 瓷器:在東漢時期出現,中國是最早生產瓷器的國家。

金屬材料

  • :古埃及人在公元前4000年就掌握了煉銅技術,出現青銅(銅合金),是人類發明的第一種合金。
  • 美索不達米亞在公元前3000年就利用隕鐵打制了鐵器,在公元前2000年就知道了鑄鐵技藝。中國在春秋時期開始大量使用鐵器,戰國時期使用鐵模鑄造,西漢採用作燃料。15世紀初,歐洲發明了煉鐵高爐。到了17世紀,出現了高達9米日產鐵1噸的高粱。但鑄鐵在工業革命前只用來製作農具、兵器和祭器。
  • :中國古代有自然鋼、百鍊鋼和灌鋼三種煉鋼方法。1755年蒸汽機提供強大的鼓風和動力推動了煉鋼技術的發展,相繼出現了酸性轉爐煉鋼(1856年)、平爐煉鋼(1864年)、鹼性轉爐煉鋼(1879年)、電弧爐煉鋼(1899年)以及氧氣頂吹法煉鋼(1950年代)。
  • :1866年發明了電解鋁。鋁的用量僅次於鋼鐵。
  • :1910年用鈉還原提煉出純鈦,廣泛應用於航空工業。
  • :應用於核工業。

半導體材料

半導體材料是導電能力介於導體絕緣體之間的一類固體材料。

超導材料

高分子材料

高分子材料可以用作結構材料代替鋼鐵,甚至具有良好的導電性和耐高溫等特性。

紡織品

  • 絲綢是一種天然高分子材料。

合成材料

複合材料

複合材料是以高分子材料、金屬或陶瓷做基礎與纖維、晶須、顆粒等增強劑複合而成的材料。

樹脂基

金屬基

  • 碳纖維增強鋁、SiC纖維增強鋁、粉末顆粒增強鋁、硼纖維增強鋁、碳化硅晶須增強鋁
  • 石墨纖維增強鎂
  • 粉末顆粒擠壓(鑄造)金屬基複合材料、加壓滲透金屬基複合材料。

陶瓷基

  • 陶瓷纖維增強陶瓷和玻璃材料、金屬纖維增強陶瓷和玻璃材料、晶須增強陶瓷和玻璃材料、纖維自增強陶瓷複合材料主要是為了提高斷裂韌性。

其他

  • 碳複合材料

其他重要的材料

  • 生物材料

視頻

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參考文獻