技術(shù)

    材料是人類用以制成用于生活和生產(chǎn)的物品、器件、構(gòu)件、機器及其它產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。所謂新材料，指的是那些新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的具有傳統(tǒng)材料所具備的優(yōu)異性能的材料。從人類科技發(fā)展史中可以看到，近代世界已經(jīng)歷了兩次工業(yè)革命都是以新材料的發(fā)現(xiàn)和應用為先導的。鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，為18世紀以蒸汽機的發(fā)明和應用為代表的第一次世界革命奠定了物質(zhì)基礎。本世紀中葉以來，以電子技術(shù)，特別是微電子技術(shù)的發(fā)明和應用為代表的第二次世界革命，硅單晶材料則起著先導和核心作用，加之隨后的激光材料和光導纖維的問世，使人類社會進入了“信息時代”，因此，可以預料，誰掌握了新材料，誰就掌握了21世紀高新技術(shù)競爭的主動權(quán)！
1 新材料技術(shù)的發(fā)展趨勢和特點 
    縱觀國際新材料研究發(fā)展的現(xiàn)狀，西方主要工業(yè)發(fā)達國家正集中人力、物力，尋求突破，美國、歐共體、日本和韓國等在他們的最新國家科技計劃中，都把新材料及其制備技術(shù)列為國家關(guān)鍵技術(shù)之一加以重點支持，非常強調(diào)新材料對發(fā)展國民經(jīng)濟、保衛(wèi)國家安全、增進人民健康和提高人民生活質(zhì)量等方面的突出作用。 
    我國對新材料及其制備技術(shù)歷來非常重視，一直作為一個重要的領(lǐng)域被列入我國自1956年以來的歷次國家科技發(fā)展規(guī)劃之中。在我國863高技術(shù)中，新技術(shù)材料又是七大重點領(lǐng)域之一。經(jīng)過40余年的努力，已在許多方面取得顯著進展，一大批新材料已成功地應用于國防和民用工業(yè)領(lǐng)域，有些新材料的研究居國際領(lǐng)先水平，為我國新材料及其制備技術(shù)在21世紀初的持續(xù)發(fā)展奠定了較好的基礎。 
    新材料及其制備技術(shù)的研究將對世界經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生重大影響，其發(fā)展趨主要體現(xiàn)在： 
    （1）功能材料向多功能化、集成化、小型化和智能化方向發(fā)展； 
    （2）結(jié)構(gòu)材料向高性能化、復合化、功能化和低成本化方向發(fā)展； 
    （3）薄膜和低維材料研帛發(fā)展迅速，生物醫(yī)用材料異軍突起； 
    （4）新材料制品的精加工技術(shù)和近凈形成形技術(shù)受到高度重視； 
    （5）材料及其制品與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)性倍受重視，以滿足社會可持續(xù)發(fā)展的要求； 
    （6）材料的制備及評價表征技術(shù)日受重視，材料制備與評價表征新技術(shù)、新裝備不斷涌現(xiàn)； 
    （7）材料在不同層次（微觀、介觀和宏觀）上的設計發(fā)展迅速，已成為發(fā)展新材料的重要基礎。 
    綜上所述，當今新材料及其制備技術(shù)的發(fā)展趨勢具有以下幾個特點： 
    （1）新材料技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)和高技術(shù)發(fā)展中的共性關(guān)鍵技術(shù)，材料科學技術(shù)已成為當代和下世紀初最重要的、發(fā)展最快的科學技術(shù)之一。信息、能源、農(nóng)業(yè)和先進制造等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展都離不開新材料及其制備技術(shù)的發(fā)展； 
    （2）綜合利用現(xiàn)代先進科學技術(shù)成就，多學科交叉，知識密集，導臻新材料及其制備技術(shù)的投資強度大、更新?lián)Q代快，經(jīng)濟效益和社會效益巨大； 
    （3）新材料的制備和質(zhì)量的提高更加依賴于新技術(shù)、新工藝的發(fā)展和精確的檢測控制技術(shù)的應用。對制備技術(shù)的重視與投入直線上升，極大地加速了基礎材料的發(fā)展和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造。 
    （4）對材料基礎性、先導性的認識已形成共識。材料的研帛和發(fā)展既要與器件的研帛密切配合，又要注意到自身的系統(tǒng)性和超前性，這樣才有利于材料實現(xiàn)跨躍發(fā)展。
2 新材料技術(shù)前沿研究領(lǐng)域 
    進入20世紀90年代以來，材料科學技術(shù)的發(fā)展異常迅速。材料科學與生命科學、信息科學、認知科學、環(huán)境科學等共同構(gòu)成了當代科學技術(shù)的前沿。展望21世紀，基于物理、化學、數(shù)學等自然科學與電子、化工、冶金等工程技術(shù)最新成就的材料科學技術(shù)前沿主要如下： 
    微電子材料 主要是大真徑（400mm）硅單晶及片材技術(shù)，大直徑（200mm）硅片外延技術(shù)，150mmGaAs和100mmInP晶片及其以它們?yōu)榛腎II－V族半導體超晶格、量子阱異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料制備技術(shù)，GeSi合金和寬禁帶半導體材料等。 
    新型光子材料 主要是大直徑、高光學質(zhì)量人工晶體制備技術(shù)和有機、無機新型非線性光學晶體探索，大功離半導體激光光纖模塊及全固態(tài)（可調(diào)諧）激光技術(shù)，有機、無機超高亮度紅、綠、蘭之基色材料及應用技術(shù)，新型紅外、蘭、紫半導體激光材料以及新型光探測和光存儲材料等。 
    稀土功能材料 主要是高純稀土材料的制備技術(shù)，超高磁能稀土永磁材料大規(guī)模生產(chǎn)先進技術(shù)，高性能稀土儲氫材料及相關(guān)技術(shù)。 
    生物醫(yī)用材料 高可靠性植入人體內(nèi)的生物活性材料合成關(guān)鍵技術(shù)，生物相容材料，如組織器字替代材料，人造血液，人造皮和透析膜技術(shù)，以及生物新材料制品性能、質(zhì)量的在線監(jiān)測和評價技術(shù)。 
    先進復合材料 主要是復合材料低成本制備技術(shù)，復合材料的界面控制與優(yōu)化技術(shù)，不同尺度不同結(jié)構(gòu)異質(zhì)材料復合新技術(shù)。 
    新型金屬材料 主要是交通運輸用輕質(zhì)高強材料，能源動力用高溫耐蝕材料，新型有序金屬間化合物的脆性控制與韌化技術(shù)以及高可靠性生產(chǎn)制造技術(shù)。 
    先進陶瓷材料 主要是信息功能陶瓷的多功能化及系統(tǒng)集成技術(shù)，高性能陶瓷薄膜、異質(zhì)薄膜的制備、集成與微加工技術(shù)，結(jié)構(gòu)陶瓷及其復合材料的補強、韌化技術(shù)，先進陶瓷的低成本、高可靠性、批量化制備技術(shù)。 
    高溫超導材料 主要是高溫超導體材料（準單晶和織構(gòu)材料）批量生產(chǎn)技術(shù)，可實用化高溫超導薄膜及異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜制備、集成和微加工技術(shù)研究開發(fā)等。 
    環(huán)境材料 主要是材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評價技術(shù)，材料的延壽、再生與綜合利用新技術(shù)，降低材料生產(chǎn)資源和能源消耗新技術(shù)。 
    納米材料及技術(shù) 主要是納米材料制備與應用關(guān)鍵技術(shù)，固態(tài)量了器件的制備及納米加工技術(shù)。 
    智能材料 主要是智能材料與智能系統(tǒng)的設計、制備及應用技術(shù)。 
    材料的制備與評價技術(shù) 主要是材料精密制備、近凈形成形技術(shù)與智能加工技術(shù)，材料表面改性技術(shù)的低成本化途徑與批量生產(chǎn)技術(shù)，材料微觀結(jié)構(gòu)的模型化技術(shù)、智能化控制及動態(tài)實時監(jiān)測分析技術(shù)，不同層次的設計、性能預測和評價表征新技術(shù)。
3 粉末冶金技術(shù)的特點及其在新材料研究中的作用 
    粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。粉末冶金法與生產(chǎn)陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技術(shù)也可用于陶瓷材料的制備。由于粉末冶金技術(shù)的優(yōu)點，它已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。 
    （1）粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催化劑、高溫超導材料、新型金屬材料（如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。 
    （2）可以制備非晶、微晶、準晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學、磁學、光學和力學性能。 
    （3）可以容易地實現(xiàn)多種類型的復合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復合材料的工藝技術(shù)。 
    （4）可以生產(chǎn)普通熔煉法無法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷材料等。 
    （5）可以實現(xiàn)凈近形成形和自動化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源和能源消耗。 
    （6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。
4 粉末冶金學科優(yōu)先發(fā)展方向 
    （1）發(fā)展粉末制取新技術(shù)、新工藝及其過程理論。重點是超細粉末和納米粉的制備技術(shù)，快速冷凝制備非晶、準晶和微晶粉末技術(shù)，機械合金化技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)，粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌、成分控制技術(shù)?？偟内厔菔窍虺殹⒊?、粉末特性可控方向發(fā)展。 
    （2）建立以“凈近形成形”技術(shù)為中心的各種新型固結(jié)技術(shù)及其過程模過程理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。 
    （3）建立以“全致密化”為主要目標的新型固結(jié)技術(shù)及其過程模擬技術(shù)。如熱等靜壓、擬熱等靜壓、燒結(jié)－熱等靜壓、微波燒結(jié)、高能成形等。 
    （4）粉末冶金材料設計、表征和評價新技術(shù)。粉末冶金材料的孔隙特性、界面問題及強韌化機理的研究。