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。
材料是人类社会进步的里程碑
人类使用材料的七个时代的开始时间
公元前 10 万年 石器时代
公元前 3000 年 青铜时代
公元前 1000 年 铁器时代
公元 0 年 水泥时代
公元 1800 年 钢时代
公元 1950 年 硅时代
公元 1990 年 新材料时代
材料是人类社会进步的里程碑
人类利用材料的历史，就
是一部人类进化和进步的
历史。
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
新材料技术是工业革命和产业发展
的先导
新材料技术是高技术发展的基础
两次工业革命都是以新材料
的发明和广泛应用为先导的
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。
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
材料强度密度比在不同年代里的进展 (由图中可以看
出,现代先进材料的强度已比原始材料提高了约 50倍 )
0
2
4
6
8
10
1600 1700 1800 1900 2000
年 份
强度/
密度（l
n
×1
0
）
铝
木材
石料 青铜 铸铁
钢
复合材料
碳纤维
芳香族酰胺纤维6
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1900 1920 1940 1960 1980 2000
?ê ·Y
·
￠
?ˉ
?ú
1¤×
÷??
?è
￡¨??
￡?
现代涡轮喷气发动机
３０年代气冷
式航空发动机
蒸汽机
在本世纪内由于采用了现代材料使发动机工作温度急剧上升
,因而发动机的理论效率大大提高 。
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
燃油消耗与工作温度的关系
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
压缩比
燃料消耗
公斤/
马力小时
816℃
1093℃
1371℃
1649℃
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
1950 19651955 1970 19751960 19901980 1995 20001985 2005
30
70
50
40
60
100
90
80
20
110
120
130
座
·m
ile
/U
sgal
航空材料的发展与飞机的燃放
年份
Comet
707-120
707-120B
880 990
727-100
DC-9-30
A320-200
747-400
MD11
2.5倍
飞机燃油效率提高 2.5倍
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
900
1100
1500
1300
材料的表面温度
(℃
)
1700
单晶合金
普通铸件
定向凝固超级合金
共晶合金
弥散强化超级合金
隔热涂层
陶瓷复合材料
碳 -碳
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
在发动机上应用的年份
叶片材料的发展历程
纤维增强超级合金
1093 1649538
1490C
3150C
6490C
10930C
19270C
发动机温度一次大战水冷式
30年代空冷式
风扇喷气发动机
蜗轮喷气发动机
超音速燃烧冲压
式喷气发动机
温度（ 0C）
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
φ 1100
φ 1100
1200~1800℃
100~1200℃
410~950℃
400℃
飞船返回舱舱体温度情况
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
小飞机
直升机
运输机
波音 707
战斗机
喷气式机
超音速飞机
近地卫星
卫星
飞机速率
速度与效益
10
102
103
104
每减少
1kg
所收获效益
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
+175
+390
+595
金属 玻璃纤维 KavlarC/C复合材料
K m
导弹射程
火箭壳体材料与导弹射程
30年代教练机
二次大战战斗机
80年代截击机
航天飞机
东方快车号
1093 1649538
490C
93.30C
4270C
10930C
16490C
不同类型的飞行器蒙皮温度
温度（ 0C）
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
各种切削刀具材料的切削速度的发展趋势
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
1750 1800 1850 1900 1950 2000
年份
l
g
[
切削速度（
m
/
m
i
n
.
）]
碳素工具钢
钨钴铬硬质合金
烧结碳化钨
金属陶瓷
陶瓷
多晶金刚石
高速钢
立方氮化硼
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
图 1.1 高技术体系示意图
探索智力
探索宇宙空间
探索物质结构探索生命本质
探索海洋奥秘 环境科学技术
空间科学技术
新材料科
学技术
新能源与再生能源
信息科学技术生物科学技术
海洋科学技术
人
材料发展总的趋势
1,信息科学技术 信息材料
2,新能源科学技术 新能源材料
3,生物科学技术 生物材料
4,空间科学技术 空间技术用材料
5,生态环境科学技术 环保材料
6, 用高技术改造、更新现有材料，发展材料科学技术
21世纪重点发展的高技术领域的材料选择
材料发展总的趋势
材料发展总的趋势
?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
? 通信网络技术为信息产业注入强大活力
? 宽带通信已成为国际上应用最广的通信技术
? 半导体技术进入纳米时代
? 计算机智能技术日新月异
材料发展总的趋势
?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
? 对生命现象本质和过程研究，进入了定量和系统整合阶段
? 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
? 蛋白质科学正向深度和广度迅速发展
? 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
? 转基因技术及应用呈现出高速发展的态势
材料发展总的趋势
?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
? 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；
? 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；
? 蛋白质科学正向深度和广度迅速发展。
? 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
? 转基因技术及应用呈现出高速发展的态势
材料发展总的趋势
?航天技术快速发展，不断开辟人类探索的新
空间
? 太空探索带动太空探索技术加速发展
? 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。
? 小卫星技术日趋成熟并将广泛应用。
? 太空攻防技术成为未来航天技术发展的重要领域
。
材料发展总的趋势
?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
? 煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点。
? 核能技术酝酿新的突破。
? 氢能技术研发和商业应用加速
? 新能源和可再生能源技术展现良好前景
? 天然气水合物的开发受到重视用能技术发展前景广阔
材料发展总的趋势
?先进制造技术向绿色制造、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
? 光机电一体化技术
? 微电子光刻技术
? 重大装备制造技术
材料发展总的趋势
?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
? 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
? 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。
? 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）
? 新型结构材料发展前景乐观（高温合金、难熔金属、金属间
化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）
新材料技术是高
技术发展的基础
1960 1970 1980 1990
1
101
102
103
108
107
106
105
104
101
102
103
1
年份
每片集成电路芯片上元件的数量按指数规律增加，而最小特
征尺寸则按指数规律减小（美国电话电报公司贝尔实验室 ）
MOS存储器
双极存储器
MOS逻辑器
双极逻辑
(b)
(a)
SSI MSI LSI VLSI
二 维
三 维
界
面
最
小
特
征
长
度
（?M
）
每
个
芯
片
上
的
元
件
数
1970196019501940 1980 1990 200010
-10
10-8
10-6
10-4
10-2
100
102
50
100
150
250
300
200
半导体器件电子管
1948 1958
晶体管 集成电路
40年间器件尺 寸降低 100万倍
0.350.5
1.2
8
线宽（ ?,M)
0.005
2
0.2
极大 (>10-7)
大规模 (103-105)
超大规模 (106-107)
(美分 )芯片价格
器件尺寸
相
对
值
晶
片
直
径(
M
M
)
年 代
新材料技术是高
技术发展的基础
单晶硅晶片发展趋势及其要求
项目 单位 1 9 9 5 1 9 9 8 2 0 0 1
D R A M ( 动态随机存取 ) M b i t 64 2 5 6 1 ? 10
3
设计线宽 ? m 0, 3 5 0, 2 5 0, 1 8
晶片直径 mm 2 0 0 2 0 0 ? 300 ? 3 0 0
表面微观粗糙度 ? mm ? 0, 5 ? 0, 3 ? 0, 2
表面玷污与缺陷亮点 每片数目 ? 10 ? 1 ? 1
缺陷尺寸 ? m ? 0, 1 2 ? 0, 0 5 ? 0, 0 3
表面金属原子 原子数 / cm
2
? 10
10
? 10
9
? 10
8
氧含量 O
2
p p m 29 ? 4 26 ? 2 23 ? 2
新材料技术是高
技术发展的基础
探测性能 原理 材料
氧含量 体离子导电 Z r
1- χ
CaO
2- χ
湿度 表面离子导电 M gCr
2
O
4
· T iO
2
酸度 表面化学反应 IrO
2- χ
压力 压电 P b Zr
1- χ
Ti
χ
O
3
温度 热电 P b Zr
1- χ
Ti
χ
O
3
电压 晶界面隧道 Z n O· Bi
2
O
3
P TC 热敏电阻 晶界面相变 Ba
1- χ
Ce
χ
T iO
3
化学 表面电子导电 Z n O· CuO
光学 光电阻 CdS
无机非金属敏感材料
新材料技术是高
技术发展的基础
计算机的核心部件是集成电路其容量和
速度每年以 50%发展，计算速度已大约每秒万
亿次,2000年可达 100万亿次。
计算外设装置莫不决定于材料，如存储
（光盘，磁盘等），显示（液晶,GaAs）。
计算机的控制精度与灵敏度决定于敏感
材料（传感器）的灵敏度、精度与稳定性。
计 算 机
新材料技术是高
技术发展的基础
3000
（公元前）
710
610
510
410
310
210
10
1.0
0.1 96
50
10
1
光学纤维
光学玻璃
埃及人的
菲尼基人的
1000
（公元）
1900 1966 1979 1983
10-10
10-100
年份
光
学
损
耗
（dB
/km
)
每
公
里
透
光
率
玻璃透光度的改进历史
高性能光
导纤维材
料 （ 低光
学损耗,
高透光率 ）
的出现对
微电子,
通讯等高
技术行业
产生巨大
的影响 。
新材料技术是高
技术发展的基础
通讯网络
光导纤维发展历程
年代
波长 （ ? ） 模数 光纤损耗
（ d b / k m ）
中继距离
（ km ）
应用年代 材料
第一代 0.85 多模 2-5 8-10 1978 SiO
2
第二代 1.3 ?? 1 1 0 - 2 0 1982
第三代 1.3 单模 0.4 2 0 - 4 0 1983 SiO
2
+
Ga,P
1.55 ?? 0.2 80 正在应用 多组分玻璃
第四代
1.55 ?? 0, 0 1 - 0, 0 0 1 可达 400 ? + Er
第五代 2.5 ?? 3 ? 10
-4
2500 21 世纪 氟化玻璃
新材料技术是高
技术发展的基础
1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050
1
102
104
106
108
第一条电话
一对 12路电话线
同轴电缆
同轴电缆与微波系统
通讯卫星
光导纤维
年
不同通讯方式的相对信息量
新材料技术是高
技术发展的基础
总结：
正是由于这两类材料的发明和应用技
术的主要缘故，才可能有当今“第三
次革命” ---信息革命的产生；使人类
进入了一个新的时代 ---信息时代。
新材料技术是高
技术发展的基础
上述事例雄辩的表明, 新材料是
人类社会进步, 世界革命和提高
人类生活品质中具有特别重要的
基础和先导作用, 其发展对提高
国家的综合国力和国际实力具有
巨大的推动作用和深远的影响 。
新材料技术是高
技术发展的基础
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。
材料是人类社会进步的里程碑
人类使用材料的七个时代的开始时间
公元前 10 万年 石器时代
公元前 3000 年 青铜时代
公元前 1000 年 铁器时代
公元 0 年 水泥时代
公元 1800 年 钢时代
公元 1950 年 硅时代
公元 1990 年 新材料时代
材料是人类社会进步的里程碑
人类利用材料的历史，就
是一部人类进化和进步的
历史。
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
新材料技术是工业革命和产业发展
的先导
新材料技术是高技术发展的基础
两次工业革命都是以新材料
的发明和广泛应用为先导的
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。
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
材料强度密度比在不同年代里的进展 (由图中可以看
出,现代先进材料的强度已比原始材料提高了约 50倍 )
0
2
4
6
8
10
1600 1700 1800 1900 2000
年 份
强度/
密度（l
n
×1
0
）
铝
木材
石料 青铜 铸铁
钢
复合材料
碳纤维
芳香族酰胺纤维6
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1900 1920 1940 1960 1980 2000
?ê ·Y
·
￠
?ˉ
?ú
1¤×
÷??
?è
￡¨??
￡?
现代涡轮喷气发动机
３０年代气冷
式航空发动机
蒸汽机
在本世纪内由于采用了现代材料使发动机工作温度急剧上升
,因而发动机的理论效率大大提高 。
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
燃油消耗与工作温度的关系
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
压缩比
燃料消耗
公斤/
马力小时
816℃
1093℃
1371℃
1649℃
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
1950 19651955 1970 19751960 19901980 1995 20001985 2005
30
70
50
40
60
100
90
80
20
110
120
130
座
·m
ile
/U
sgal
航空材料的发展与飞机的燃放
年份
Comet
707-120
707-120B
880 990
727-100
DC-9-30
A320-200
747-400
MD11
2.5倍
飞机燃油效率提高 2.5倍
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
900
1100
1500
1300
材料的表面温度
(℃
)
1700
单晶合金
普通铸件
定向凝固超级合金
共晶合金
弥散强化超级合金
隔热涂层
陶瓷复合材料
碳 -碳
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
在发动机上应用的年份
叶片材料的发展历程
纤维增强超级合金
1093 1649538
1490C
3150C
6490C
10930C
19270C
发动机温度一次大战水冷式
30年代空冷式
风扇喷气发动机
蜗轮喷气发动机
超音速燃烧冲压
式喷气发动机
温度（ 0C）
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
φ 1100
φ 1100
1200~1800℃
100~1200℃
410~950℃
400℃
飞船返回舱舱体温度情况
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
小飞机
直升机
运输机
波音 707
战斗机
喷气式机
超音速飞机
近地卫星
卫星
飞机速率
速度与效益
10
102
103
104
每减少
1kg
所收获效益
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
+175
+390
+595
金属 玻璃纤维 KavlarC/C复合材料
K m
导弹射程
火箭壳体材料与导弹射程
30年代教练机
二次大战战斗机
80年代截击机
航天飞机
东方快车号
1093 1649538
490C
93.30C
4270C
10930C
16490C
不同类型的飞行器蒙皮温度
温度（ 0C）
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
各种切削刀具材料的切削速度的发展趋势
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.6
2.8
3
1750 1800 1850 1900 1950 2000
年份
l
g
[
切削速度（
m
/
m
i
n
.
）]
碳素工具钢
钨钴铬硬质合金
烧结碳化钨
金属陶瓷
陶瓷
多晶金刚石
高速钢
立方氮化硼
新材料技术是工业革
命和产业发展的先导
图 1.1 高技术体系示意图
探索智力
探索宇宙空间
探索物质结构探索生命本质
探索海洋奥秘 环境科学技术
空间科学技术
新材料科
学技术
新能源与再生能源
信息科学技术生物科学技术
海洋科学技术
人
材料发展总的趋势
1,信息科学技术 信息材料
2,新能源科学技术 新能源材料
3,生物科学技术 生物材料
4,空间科学技术 空间技术用材料
5,生态环境科学技术 环保材料
6, 用高技术改造、更新现有材料，发展材料科学技术
21世纪重点发展的高技术领域的材料选择
材料发展总的趋势
材料发展总的趋势
?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
? 通信网络技术为信息产业注入强大活力
? 宽带通信已成为国际上应用最广的通信技术
? 半导体技术进入纳米时代
? 计算机智能技术日新月异
材料发展总的趋势
?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
? 对生命现象本质和过程研究，进入了定量和系统整合阶段
? 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
? 蛋白质科学正向深度和广度迅速发展
? 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
? 转基因技术及应用呈现出高速发展的态势
材料发展总的趋势
?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
? 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；
? 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；
? 蛋白质科学正向深度和广度迅速发展。
? 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
? 转基因技术及应用呈现出高速发展的态势
材料发展总的趋势
?航天技术快速发展，不断开辟人类探索的新
空间
? 太空探索带动太空探索技术加速发展
? 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。
? 小卫星技术日趋成熟并将广泛应用。
? 太空攻防技术成为未来航天技术发展的重要领域
。
材料发展总的趋势
?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
? 煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点。
? 核能技术酝酿新的突破。
? 氢能技术研发和商业应用加速
? 新能源和可再生能源技术展现良好前景
? 天然气水合物的开发受到重视用能技术发展前景广阔
材料发展总的趋势
?先进制造技术向绿色制造、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
? 光机电一体化技术
? 微电子光刻技术
? 重大装备制造技术
材料发展总的趋势
?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
? 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
? 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。
? 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）
? 新型结构材料发展前景乐观（高温合金、难熔金属、金属间
化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）
新材料技术是高
技术发展的基础
1960 1970 1980 1990
1
101
102
103
108
107
106
105
104
101
102
103
1
年份
每片集成电路芯片上元件的数量按指数规律增加，而最小特
征尺寸则按指数规律减小（美国电话电报公司贝尔实验室 ）
MOS存储器
双极存储器
MOS逻辑器
双极逻辑
(b)
(a)
SSI MSI LSI VLSI
二 维
三 维
界
面
最
小
特
征
长
度
（?M
）
每
个
芯
片
上
的
元
件
数
1970196019501940 1980 1990 200010
-10
10-8
10-6
10-4
10-2
100
102
50
100
150
250
300
200
半导体器件电子管
1948 1958
晶体管 集成电路
40年间器件尺 寸降低 100万倍
0.350.5
1.2
8
线宽（ ?,M)
0.005
2
0.2
极大 (>10-7)
大规模 (103-105)
超大规模 (106-107)
(美分 )芯片价格
器件尺寸
相
对
值
晶
片
直
径(
M
M
)
年 代
新材料技术是高
技术发展的基础
单晶硅晶片发展趋势及其要求
项目 单位 1 9 9 5 1 9 9 8 2 0 0 1
D R A M ( 动态随机存取 ) M b i t 64 2 5 6 1 ? 10
3
设计线宽 ? m 0, 3 5 0, 2 5 0, 1 8
晶片直径 mm 2 0 0 2 0 0 ? 300 ? 3 0 0
表面微观粗糙度 ? mm ? 0, 5 ? 0, 3 ? 0, 2
表面玷污与缺陷亮点 每片数目 ? 10 ? 1 ? 1
缺陷尺寸 ? m ? 0, 1 2 ? 0, 0 5 ? 0, 0 3
表面金属原子 原子数 / cm
2
? 10
10
? 10
9
? 10
8
氧含量 O
2
p p m 29 ? 4 26 ? 2 23 ? 2
新材料技术是高
技术发展的基础
探测性能 原理 材料
氧含量 体离子导电 Z r
1- χ
CaO
2- χ
湿度 表面离子导电 M gCr
2
O
4
· T iO
2
酸度 表面化学反应 IrO
2- χ
压力 压电 P b Zr
1- χ
Ti
χ
O
3
温度 热电 P b Zr
1- χ
Ti
χ
O
3
电压 晶界面隧道 Z n O· Bi
2
O
3
P TC 热敏电阻 晶界面相变 Ba
1- χ
Ce
χ
T iO
3
化学 表面电子导电 Z n O· CuO
光学 光电阻 CdS
无机非金属敏感材料
新材料技术是高
技术发展的基础
计算机的核心部件是集成电路其容量和
速度每年以 50%发展，计算速度已大约每秒万
亿次,2000年可达 100万亿次。
计算外设装置莫不决定于材料，如存储
（光盘，磁盘等），显示（液晶,GaAs）。
计算机的控制精度与灵敏度决定于敏感
材料（传感器）的灵敏度、精度与稳定性。
计 算 机
新材料技术是高
技术发展的基础
3000
（公元前）
710
610
510
410
310
210
10
1.0
0.1 96
50
10
1
光学纤维
光学玻璃
埃及人的
菲尼基人的
1000
（公元）
1900 1966 1979 1983
10-10
10-100
年份
光
学
损
耗
（dB
/km
)
每
公
里
透
光
率
玻璃透光度的改进历史
高性能光
导纤维材
料 （ 低光
学损耗,
高透光率 ）
的出现对
微电子,
通讯等高
技术行业
产生巨大
的影响 。
新材料技术是高
技术发展的基础
通讯网络
光导纤维发展历程
年代
波长 （ ? ） 模数 光纤损耗
（ d b / k m ）
中继距离
（ km ）
应用年代 材料
第一代 0.85 多模 2-5 8-10 1978 SiO
2
第二代 1.3 ?? 1 1 0 - 2 0 1982
第三代 1.3 单模 0.4 2 0 - 4 0 1983 SiO
2
+
Ga,P
1.55 ?? 0.2 80 正在应用 多组分玻璃
第四代
1.55 ?? 0, 0 1 - 0, 0 0 1 可达 400 ? + Er
第五代 2.5 ?? 3 ? 10
-4
2500 21 世纪 氟化玻璃
新材料技术是高
技术发展的基础
1890 1910 1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050
1
102
104
106
108
第一条电话
一对 12路电话线
同轴电缆
同轴电缆与微波系统
通讯卫星
光导纤维
年
不同通讯方式的相对信息量
新材料技术是高
技术发展的基础
总结：
正是由于这两类材料的发明和应用技
术的主要缘故，才可能有当今“第三
次革命” ---信息革命的产生；使人类
进入了一个新的时代 ---信息时代。
新材料技术是高
技术发展的基础
上述事例雄辩的表明, 新材料是
人类社会进步, 世界革命和提高
人类生活品质中具有特别重要的
基础和先导作用, 其发展对提高
国家的综合国力和国际实力具有
巨大的推动作用和深远的影响 。
新材料技术是高
技术发展的基础
