2.智能化
要求材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力,即具有敏感和驱动的双重功能。
3.减少污染
由于人类生产活动的增加和工业污染物的大量排放,已引起生态环境日益恶化。在现代文明社会,人类既期望获得大量高性能或多功能的各种材料,又迫切要求有一个良好的生态环境,以提高人类的生存质量,并使社会持续发展。实际上这两种要求有时很难协调。以往材料工程学的出发点是,力求最大限度地发挥材料的潜在性能和功能,对环境的影响较少考虑(如造纸、制革厂的水污染,聚乙烯覆盖膜对水和耕地的污染等)。现在,为了人类的健康和生存,要求材料的制作和废弃过程中对环境产生的污染尽可能少。
当前国际上在开发、研究先进材料时,除了考虑材料的性能外,同时也注意到环境保护。近年来提出了环境协调材料的概念。环境协调材料应是一个指导性的原则,是指导人类今后在开发、发展和应用那些具有良好性能和功能的材料的同时,又要能与环境相协调,也就是说,在研究材料时必须要有环境保护意识。
4.可再生性
可再生性是指一方面可保护和充分利用自然资源,另一方面又不为地球积存太多的废物,而且能再次利用。如正在研制开发中的自降解塑料,这种材料一方面可减少白色污染,还可再生利用,与环境保护有一定关系。
5.节省能源
制造材料时耗能尽可能少,同时又可利用新开发的能源。
6.长寿命
要求材料能长期保持其基本特性,稳定可靠,制造的设备和元器件能少维修或不维修。
以上是对新一代材料开发、研制时的总体要求。这是从最佳状态来考虑的,实际上很难能够同时满足。一般总是从尽可能多地满足这些要求出发,采用折中方案来实施。
1.4.2新型材料的发展趋势
进入2l世纪,新型材料的发展趋势有下列几方面。
1.继续重视高性能的新型金属结构材料
高性能材料是指具有高强度、高韧度、耐高温、耐低温、抗腐蚀、抗辐射等性能的材料,而新型材料是指采用高新技术和高新工艺发展的。新型金属材料仍然是21世纪的主导材料。这种发展主要是采用高新技术和新工艺,例如,合金成分的合理物理冶金设计,微量元素的加入与控制,特殊组织结构的控制等,从而大幅度提高材料的性能。
2.结构材料的复合化、功能化
尽管金属材料采用了一系列强韧化措施以及发展了聚合物和陶瓷材料等非金属材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点(如脆性、弹性模量低、比强度不足等),所以把不同材料进行复合以得到优于原组分的新材料,就成为结构材料发展的一个重要趋势。如玻璃钢(玻璃纤维增强树脂基复合材料)为第一代复合材料,碳纤维增强树脂基复合材料是第二代复合材料,第三代复合材料则是正在发展的金属基、陶瓷基以及碳基复合材料。
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