时间：2022-11-13 05:39:25
摘要：本文主要讲述了现代无机非金属材料的发展方向，即材料低维化、材料复合化、材料智能化、材料对环境危害减小化。
关键词：现代无机非金属材料；低维化；复合化；智能化；
环境危害减小化
在现代高科技技术的快速发展的大环境下，各行各业对新材料新功能的需求日益增加，而材料也成为了制衡各行业能否顺利向前发展的关键一环，整个材料行业本身也随着科技的进步取得了很大的成果。现代无机非金属材料除了要满足传统的功能要求和使用传统的加工生产工艺之外，随着新的国家和市场的需要以及新的技术的使用下，无机非金属材料在现代朝着以下几个方向发展：无机非金属材料的低维化、无机非金属材料的复合化、无机非金属材料的智能化、无机非金属材料对环境危害减小化。
1、材料低维化
宏观上的低维化是从整体材料向薄膜材料和纤维材料的发展。现代微电子、光电子和光子学器件等原件都是集成化的，随着其所担负功能越来越复杂但其所占用体积越来越小，普通的无机非金属材料已经不能满足这点要求，因此对于大多数信息功能器件只能使用薄膜材料，这是材料向低维化发展的一个很大原因，那就是原先无机非金属材料已经不能满足其新的使用要求。还有一点就是新的无机非金属材料可以拥有更多的特殊功能。例如结构材料通常使用涂层和薄膜来改变性能，包括增强、增韧、耐磨等。在结构材料的功能化上，薄膜具有特殊的作用。因此无机非金属材料的薄膜制备、结构和性能、表面态以及发展新的薄膜材料的研究就十分重要。在功能器件中纤维也作为集成元件，如光通信中光信号的放大、调制、选模等功能都通过功能纤维来完成，形成集成纤维光路和光网。
无机非金属材料微观上的低维化，是材料组织结构的尺寸不断变小，即从毫米、微米趋向纳米。上世纪末出现的光子学晶体，是以一维、二维和三维的以光波长为尺度(微米和亚微米)以介电常数空间周期变化的人工带隙新材料，将在本世纪内有很快的发展，特别是应用于光电子学和光子学材料和器件。纳米尺度上的超晶格薄膜、纳米线、纳米点材料的结构、性能的尺寸效应以及纳米材料的制备在上世纪末已作为公共关心的主题。纳米材料和器件由于其尺度上纳米量级，可表现出许多不同于块体结构的性质，对材料结构和性能关系的认识延伸到介观尺度。进入到21世纪将以纳米器件为中心来研究纳米材料的合成、组装与性能调控。进一步的低维化，涉及到基于原子和分子的纳米材料和技术，低维纳米材料及其复合的量子特性，量子限域体系设计和制造，研究量子点和量子线材料的电子和能带结构、杂质态和缺陷态等与结构与材料的物理性质关系，实现量子调控。
2、无机非金属材料复合化
无机非金属材料与其他材料的复合，包括与金属材料和有机高分子材料的复合是不断增加其新功能的一个主要方法。主要是根据现实中对材料新功能要求，以此为研发目标，不断的优化三大类材料的各自优点，并将其进行复合。上个世纪在传统无机非金属材料上已广泛采用，如钢筋混凝土(金属与水泥)、玻璃钢(有机高分子与无机玻璃纤维)，这类以结构材料为主的复合材料，今后仍将优化并继续发展。还有一种复合就是随着材料新性能的增加而不断产生的新的材料的复合，这种复合一般又有很大的随机性，但其可能表现出的新性能通常也是比没有复合有很大的提高。随着材料的复合的尺寸愈来愈小，以至于达到纳米和分子尺度上的复合或称之为杂化，今后在无机非金属功能材料上将颇为明显，如纳米和敏化染料杂化以及以纳米线与唾吩的复合材料的太阳能电池材料，高的非线性光学常数的无机一有机杂化材料，碳纳管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料等。功能的复合将使结构材料与功能材料的界限逐步消失，例如平板玻璃是作为门、窗、墙的结构材料，但当平板玻璃镀膜后就具有不同的光反射和吸收的阳光控制和低辐玻璃后，就成为能满足节能、环保、安全和装饰的多功能建筑玻璃。结构陶瓷也逐步功能化，利用陶瓷优良的介电性能和光反射性能，发展了结构、防热、透波(或吸波)等陶瓷材料。利用AIN陶瓷高的导热性、低的电导率和热膨胀以及优良的机械性可作为大功率半导体集成器件的基板。
作为无机非金属材料与金属材料和有机高分子材料的复合化发展趋势。复合化的最终是以应用为目标,如无机非金属材料已广泛应用在钢筋混凝土、玻璃钢等方面其中主要就是用有机高分子与无机玻璃
纤维来组成,这种结构材料为主的复合材料,这也是复合材料具有单一材料所无法满足的使用功能,更是建筑材料发展趋势。
3、无机非金属材料智能化
随着新材料的出现以及新的信号传感控制系统的逐渐应用，材料的智能化已经不再遥远。所谓材料的智能化即材料能接受外部环境变化的信息，并能实时做出反馈。这将极大的提高材料的使用范围，因此智能无机非金属材料日益受到关注。最早的智能化材料为被动式，如光色(光致变色)材料受阳光辐射，自动改变透光度，但透光度的深浅是不同控的。但电致变色材料不仅光照后变色，并且变色程度由外加电压可控，是智能自动式。智能化功能材料大都分为多片压电和铁电陶瓷的复式结构，外场信号的感知和反馈操作是分开的，目前趋向薄膜化和集成化。纳米复合材料的出现，可以把不同功能的材料从微观上复合在一起，形成紧凑的单体智能材料，这也是多功能无机非金属材料的主要发展方向。目前应用领域较广的建筑智能化,提高建筑材料的安全性智能等方面。
4、无机非金属材料对环境危害减小化
21世纪是人类与自然环境和谐发展的时代，尤其是我们国家，几乎所有的建设项目如果环境这不达标的话就会遭到全盘否决。所以节能降耗、环境友好、资源综合和循环利用、废弃物资循环利用和处理、有害气体液体的低排放和无害处理、有毒有害元素的替代必将是我国无机非金属材料的创新研究和生产中必须遵循的，应该全方位、多学科地研究绿色生产工艺、环境协调材料制备技术及其理论基础。传统无机非金属材料产业是著名的资源、能源高消耗和对环境的高污染。如今要按照“全面、协调、可持续发展”的科学发展观，首先解决传统无机非金属材料与生态环境协调的生产技术，成为生态环境材料。加强理论基础研究，探索出低能耗少污染的新的合成和制造工艺;提高产品性能和节耗的技术途径;废气废料的合理科学处理技术;矿物资源的合理利用和结构调整。以传统的无机非金属材料为例，建立材料环境负荷评价的方法。
发挥无机非金属材料的制备特点，加强对改善环境的关键材料的研究，诸如核废物固化材料以解决核废物的永久处理;汽车和柴油机尾气三效催化剂(稀土复合氧化物)及载体材料(多孔陶瓷和陶瓷纤维)以解决汽车和柴油机的尾气污染;光催化的建筑材料以解决建筑材料的自洁以及无机膜分离材料对药物、食物和污水处理。
5、结语
无机非金属材料在几乎所有的高科技产业中都有很重要的作用，并且随着无机非金属材料传统性能的优化以及新功能的开发，它的地位将会越来越牢固。因此正确的把握无机非金属材料的发展方向，结合这个特定时代对其的特定需求去发展整个行业，将会进一步促进整个行业的发展，使其更好的在国民经济建设中发挥作用。（作者单位：郑州大学材料科学与工程学院）
参考文献：
《林区教学杂志》2015年第三期
一、探索无机非金属材料工程专业校企合作的新模式
高等教育对学生的培养要有连贯性，由于我国高等教育校企合作起步晚、时间短，缺乏办学的理论与实践经验，从专业设置、教学计划、教材编写到办学定位、人才的培养目标、学制等都缺乏企业界的参与。学校教育计划的制订绝大部分都由学校完成，而由于企业的生产规律不同于教学规律，企业与企业之间也千差万别，很难找到一个适合“教育计划”的真实模型。这样学校与政府部门一直处于主动的地位，却忽视了学生与企业之间的关系，导致学生没有主动性，企业没有积极性。无机非金属材料专业是在大量的科学实验和工程实践中发展起来的，其学科特点决定了该学科的学习必须经过大量的实验和实践才能完成。无机非金属材料专业学生创新实践能力的培养，主要是通过对水泥、玻璃、陶瓷和石墨材料的研究来进行，但对这些无机非金属材料理论的研究，学生的积极性并不高，效果不明显。因此，应采取相应的措施积极引导学生参加各种实践活动，拓宽校企合作面。
1.从地方企业入手在哈尔滨及周边城市，可以发展水泥、陶瓷、石墨及无机非金属材料质量检验等企业作为合作单位。在水泥及混凝土方面与亚泰集团哈尔滨水泥有限公司和中国建材北方水泥集团牡丹江建新水泥制品有限公司建立了合作关系，两家企业均是黑龙江省较大的水泥生产基地，每年都有两个年级的学生分别在亚泰集团哈尔滨水泥有限公司进行实习，在中国建材北方水泥集团牡丹江建新水泥制品有限公司进行生产实习和带薪顶岗实习，已有9名学生在顶岗实习的基础上和中国建材北方水泥集团牡丹江建新水泥制品有限公司签约。
2.从资源入手黑龙江省石墨产业资源丰富，在全国的石墨产业中占有重要的地位。石墨作为新材料产业，即将面临着更大的发展机遇和发展空间。黑龙江科技大学已成为“石墨产业发展战略联盟”的骨干单位，并承担着“高纯鳞片石墨提纯技术与应用”和“低硫高抗氧化性可膨胀石墨及高导热柔性石墨板制备技术开发与示范”两项课题的工艺路线和关键技术环节，以及“大工程背景下我省石墨深加工紧缺人才培养模式改革及实践”省级教改课题研究工作。在这样的大背景下，旨在通过实验教学体系结构、教学内容、创新活动等环节的改革创新，建立起与石墨研究对接的具有地方特色的无机非金属材料工程专业创新实践培养模式，培养区域经济建设急需的创新人才，为龙江石墨行业的发展和国民经济的建设服务。与哈尔滨电碳厂建立起合作关系，每年带领学生到企业进行实习，学生的毕业设计到企业去做，结合企业的技术难题和相关行业的前沿发展实行校企联合培养，既解决了学生与企业沟通断档的问题，也为企业解决了技术难题，同时学生与企业进行双向选择，提供了彼此了解的机会，为学生的就业打开了方便之门。
3．实现“顶岗实习”和企业对接无机非金属材料专业在校企合作中也取得了一定的成果，牡丹江水泥厂和哈尔滨质量技术监督局建立的实习基地实现了带薪顶岗实习，还与哈尔滨亚泰水泥有限公司、哈尔滨电碳厂和牡丹江英达陶瓷厂等企业建立了合作关系。为该项目的研究和实施提供了一定的企业基础，也为该项目方案效果的验证提供了实施场所。
4.校企共建高校的专业建设与市场需要之间存在着一定的差距，有时候高校进行一轮专业建设之后，市场和相关政策已经出现了变化。所以高校和企业要建立长期的合作关系，以便于双方可以及时沟通交流，高校为企业的技术瓶颈和难题提供技术支持，企业对大学的培养方案也提供相关的建议等，为了使专业人才培养方案和企业需求同步，需建立校企互访机制。这样也便于学生了解企业，企业熟悉学生的素质和个人能力，为双向选择建立了一个基础平台。这样的校企合作模式可以使双方共享效益。同时，可以让企业利用高校资源对员工进行继续教育，完成相关的第二学位、硕士(工程硕士)及博士的继续教育。最终融合了双方的文化与理念，利用双方的资源，实现了校企双赢的目的。
二、结语
为全面加快教育的现代化建设，必须提高高等教育质量，以学科和专业建设为重点，着力提高办学水平和人才培养的竞争力。企业投资高等教育的科学研究，可以促进双方的互动发展。在市场化的经济体制下，市场竞争日趋激烈，要想让在校学生符合企业的要求，则需要校企合作的双方设置合作平台，共同发展，以达到双赢的目的。利用区域优势与本地企业达成实习、实训基地建设的协议，建立起校外实训基地，使学生在学习中遇到问题时可到实训基地进行实践了解，咨询企业相关人员的意见，有利于学生进一步提高专业实践技能。同时，也有利于企业对在校学生进行实际考察，为人才储备打下良好的基础。
作者：赵志凤王振廷高丽敏毕建聪张俊才李长青单位：黑龙江科技大学材料科学与工程学院
摘 要：材料工业是现代文明的基础支柱之一，对于整个人类社会的发展有着十分重要的作用，无机非金属材料是材料体系的重要组成部分，本文主要就其进行简单的介绍，详细分析与其有关的能源行业的发展问题，仅为无极非金属材料的应用研究提供参考。
关键词：无机非金属材料；发展历程；能源行业
无机非金属材料广泛应用于居民日常生活以及工业生产过程中，对于现代工业的发展至关重要，本文主要就这种材料进行简单的介绍，分析无机非金属材料工业发展历程，探讨有关的能源行业的未来发展方向，希望能够对相关研究人员的工作有所帮助。
一、无机非金属材料概述
无机非金属材料主要是由传统的硅酸盐材料演变而来，现在的无机非金属材料则囊括了碳化物、氮化物、铝酸盐、硼酸盐、硅酸盐、卤化物、磷酸盐等等领域。结构上来说，无机非金属材料的元素之间主要依靠共价键、离子键或者离子――共价键混合健进行结合。正是由于在这些化学键的存在，无机非金属材料往往拥有良好的抗氧化性、导电性、压电性、铁磁性、铁电性、较高的熔点、硬度、强度、耐磨损，广泛应用于各行各业。
无机非金属材料可以分为传统的无机非金属材料和新型无机非金属材料两大类。日常生活中常见的玻璃、陶瓷、水泥、搪瓷、电瓷等等都属于传统的无机非金属材料，与民众的生活及生产息息相关。而新型无机非金属材料的性能及用途都比较特殊，主要是凭借一些新的技术手段改造而来，广泛应用与国防事业及生物工程之中，比如非晶体材料、无机纤维、无机涂层等等。
二、无机非金属材料工业发展历程
随着人类社会以及科学技术的不断发展，无机非金属材料工业逐渐兴起，下文主要从水泥、陶瓷、玻璃三种材料简单论述无机非金属材料工业的发展历程。
（一）陶瓷工业
陶瓷材料是使用时间最长的无机非金属材料，在我国制陶技艺可以追溯到8000年前的新时期时期，商朝白陶的成功烧制为陶器向瓷器的过渡奠定了良好的基础，东汉至魏晋时期出现了青瓷，这种胎质坚硬加工精细的瓷器的出现标志着我国瓷器进入新的时代，宋朝起我国的陶瓷开始向欧洲及南洋的一些国家大量输出，出现了官、汝、定、钧、哥等名窑。古代的陶瓷窑主要是间歇式窑型，随着科学技术不断的发展进步，传统的窑型逐渐被现代窑型代替，1899年，法国出现机械式隧道窑，经过了上百年的发展，现代陶瓷烧制的窑型主要有窑车式隧道窑、步进窑、推板窑、辊道窑、气垫窑等等几种，其中窑车式隧道窑是现阶段应用较多的现代窑型，其他几种窑型都是在此基础上研究制造出来的，辊道窑烧成过程要求比较严格，必须要保证窑内环境的均衡稳定，这使得快速烧成及全自动操作控制成为可能，新型陶窑的能耗明显降低，陶瓷的产量得到了较大的提高，工人的劳动强度明显减少，生产环境得到了极大地改善。此外，为了改善当前陶瓷烧制过程中的生产污染，提高产品的烧制质量，许多厂家都在积极的引用低污染的洁净材料，以往传统的非洁净材料逐渐被摒弃。
（二）玻璃工业
公元前3700年前，古埃及人烧制出简单的有色玻璃饰品及器皿，公元前1000年前，无色玻璃出现，公元12世纪，玻璃逐渐开始应用于工业生产之中，18世纪光学玻璃出现，并应于于望远镜之中，1874年比利时制造出平板玻璃。就目前来说，玻璃材料广泛应用于建筑行业、医疗、电子、日用、仪表等等领域之中。按照生产工艺，玻璃可以分为钢化玻璃、浮雕玻璃、琉璃玻璃、夹丝玻璃、调光玻璃、放光玻璃等等种类。就玻璃生产工艺来说，传统的工艺方法有平拉法、对辊法、有槽法、无槽法等等。1957年，浮法工艺开始在英国出现，1两年之后该种工艺技术成功应用于工业生产之中，与传统工艺技术相比，浮法工艺的生产效率明显较高，因此，浮法工艺迅速普及。随后相关厂家利用这种新型的工艺技术生产出磨光玻璃，随着生产成本的降低，玻璃的品种也在逐渐的增加，就目前来说，浮法工艺基本上已经完全取代了传统的玻璃生产工艺，并逐渐朝着大型化方向发展。现阶段，平板玻璃窑日熔化能力普遍较高，在400t～700t左右，部分厂家达到了900t。随着计算机技术的研究发展，浮法工艺生产线逐渐向着自动化方向发展，少部分厂家已经基本实现了全自动化，能源及原材料的消耗都大幅度降低，产品的质量也得到了明显的提高，现场的作业环境同时得到了较大的改善。
（三）水泥工业
水泥是一种是十分重要的胶凝材料，广泛应用于水利、国防、土木建筑工程之中。1756年英国工程师J.斯米顿在研究石灰在水中的硬化特性时发现，使用含有粘土的石灰石能够烧制出水硬性石灰，使用火山灰和水硬性石灰能够配成用于水下建筑的砌筑砂浆，这一发现是现代水泥研制发展的基础。1796年，另一个英国工程师J.帕克使用泥灰岩烧制出天然水泥。1824年英国建筑工人J.阿斯谱丁配制出波兰特水泥，这种水泥建筑性能优良，对于水泥史的发展具有重要意义。20世纪，水泥行业相关研究人员对波兰特水泥进行了不断地改进，同时研究出各种适合特殊建筑工程的水泥，就目前来说，全球水泥种类达到100多种，其中硅酸盐水泥是应用最为广泛的水泥品种。
水泥工业发展至今，已经经过了几个世纪，烧制工艺及设备也在不断地完善之中，现代机械化立窑逐渐取代了以往的间隙式土立窑，传统的干法回转窑逐渐转变为湿法回转窑、半干法回转窑，现阶段还出现了以窑外角解炉以及悬浮预热器为核心的新型干法回转窑系统，该系统中涉及到生料均化技术、原料预均化技术等等现代化的工艺技术，使得水泥生产的低污染、低能耗、高质量成为可能。
三、与无机非金属材料相关的能源行业
无机非金属材料大多是经过高温制成，而高温的获得与能源息息相关，因此无机非金属材料工业与能源工业联系十分紧密，下文就与无机非金属材料工业相关的能源行业进行简单的分析讨论。
就目前来说，无机非金属材料工业中使用的最为频繁的能源为燃料及电能，各种燃料主要用于普通无机非金属材料的工业规模生产，而电能主要用于新型无机非金属材料的生产。常见的燃料有天然气、液化石油气、煤炭、轻质柴油、重油等等，这些燃料都属于一次能源，不可再生，且煤炭、柴油、重油等物质属于非清洁性燃料，燃烧后会产生二氧化硫、二氧化碳等等物质，对大气造成严重的污染，无机非金属材料工业生产中绝大多数使用的是非清洁燃料，由于能源热效率较低，因此实际的工业生产之中燃料浪费的现象十分严重。随着环境污染、能源危机的日益加剧，节能、低排放甚至零排放成为工业生产研究的重点之一，无机非金属材料工业发展过程中也在积极的寻求新的能源，开发研究节能降耗技术，优化无机非金属产品的生产流程，改善产品的质量，从而促进行业的可持续发展。
结束语
无机非金属材料工业对于现代工业生产十分重要，本文结合陶瓷、水泥、玻璃几种产品就无机非金属材料的发展历程进行了简单的归纳分析，讨论了与无机非金属材料相关的能源行业未来的发展方向，无机非金属材料及其相关能源行业研究工作提供参考。
参考文献
[1]张晨昀.无机非金属材料及其相关能源行业研究[J].西部皮革.2016（06）：14.
[2]李娟，姜洪舟，华.无机非金属材料及其相关能源行业技术状况分析[J].国外建材科技 2010（05）：21―26.
[3]刘波，徐顺建，钟炜等.无机非金属新材料科技与产业概况及发展趋势[J].新余学院学报.2010（15）： 84-86.
关键词：复合材料；无机非金属材料；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0130-02
材料是社会文明的一个重要标志，也是当今社会各个国家与地区发展基础工业和开发新技术、新行业的源泉和动力。新材料的开发和使用，不仅需要材料研究的创新性思维，而且需要材料科学与技术人才的创新精神。当前，随着材料学的快速发展，将对材料人才提出了更多更高的要求，由原先的单一技术型人才逐步转变为具有多层次、多学科交叉的复合型人才[1，2]。复合材料学科近年的发展也反映了社会对材料的要求，人们对多功能材料的需求和要求也在不断提高，这加重了对学习材料人的要求，对于各类材料的结构原理及其制备技术需要更多的了解。无机非金属材料不仅是复合材料专业的必选课程，而且也是一门材料学科的综合性课程。该课程主要讲解无机非金属材料的定义、分类，以及无机非金属材料的共性与个性；无机非金属材料中原料的制备、配合料的计算、成型、干燥和烧成等生产工艺以及介绍无机非金属材料现在的发展状况与研究方向。复合材料专业开设无机非金属材料课程的目的是让学生能够了解无机非金属材料的基本知识，在学习复合材料专业的同时，拓展自己的学科知识，深化自己的专业领域，这对于增强学生就业竞争能力具有重要意义。
一、复合材料专业开设无机非金属材料的必要性
无机非金属材料是一门历史悠久的学科，在人类发展的历史上扮演着重要角色。在当今社会，无机非金属材料在建筑、航空航天、交通、电子科技以及能源等方面有着不可替代的作用，是国民经济的重要基础。复合材料作为一门新型学科，需要与其他专业进行交流融合，无机非金属材料与有机高分子材料、金属材料并称为材料界三大材料。通过对无机非金属材料课程的学习，不仅能够掌握无机非金属材料的组织结构特点、制备工艺和性能特点，而且可以将其和复合材料进行对比联系，从而更加快速地学习复合材料。单一的材料已经不能满足现在社会的要求，人们更加需要复合型材料，而无机非金属复合材料的出现适应了社会的要求。例如在石灰浆中掺入麻绳或其他纤维用作涂墙的材料，用钢筋、水泥、砂、石块制成钢筋混凝土，等等，这些都是生活中常见的无机非金属复合材料，所以在复合材料专业中开设无机非金属材料，不仅有利于学生学习复合材料，在以后的社会工作竞争中也有很大的作用。
二、复合材料专业开设无机非金属材料课程的教学现状
无机非金属材料课程作为复合材料专业的一门专业必选课，由于它涵盖了陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等内容，因此它比复合材料专业中开设的其他课程更加复杂。无机非金属材料多是离子键、共价键或离子―共价混合键，导致材料的性能及结构特征各有特点，并且制备过程中原料的比例或制备工艺也会对材料产生巨大的改变，学生在学习过程中容易将其混淆，使得教学达不到预料的结果。教学中大多数注重理论教学，不注重实践教学，让学生对无机非金属材料的了解只停留在理论知识。此外，作为一门选修课，学生对其重视程度也没有复合材料必修课高，在学习过程中态度也会有所下降，学习效率也会降低，那么开设无机非金属材料课程的初衷也没有达到。
三、复合材料专业开设无机非金属材料课程教学方法的探索
（一）教学内容的优化
由于无机非金属材料课程包含的内容较多，有陶瓷、水泥、玻璃以及耐火材料等内容，如果每一种材料都详细讲解，课时量必然不够，因此需要以某一种材料为主线，根据无机非金属材料的相同点和不同点进行穿插讲解。此外，在教学过程中由于教学内容较多，往往采用“填鸭式”教学，将所有的知识一股脑的塞进学生的脑中，这样导致学生不仅没有了解无机非金属材料，还对教学内容产生厌倦，所以在教学过程中还要注重知识点的连贯性和层次性，准确把握重难点。在教学过程中可以借助于生活中的事物来帮助记忆，比如可以根据树的模型，将树干比作无机非金属材料的组成、结构和性能。学生通过了解不同的组成，推断出将会产生怎样的结构，从而导致相应的性能，这样可以让学生抓住材料的本质，学习起来也就得心应手。然后，再由树干发散到枝干，逐一讲解无机非金属材料课程中水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料的原料和制备工艺等，将内容逐渐具体化，使学生更加轻松地学习无机非金属材料课程，让学生由浅入深，逐步了解无机非金属材料，从而达到掌握无机非金属材料课程的知识。
（二）教学方法的创新
无机非金属材料是一门具有较强理论性的课程，因此在课堂教学时，首先要调动学生的学习积极性，让学生能够跟着教师的步伐在上课开始提一些简单的问题，不仅能让学生快速进入学习状态，也可以检验学生课下的复习情况。其次，记笔记对于学习无机非金属材料是非常重要的，它不仅可以让学生建立自己的学习方法，也方便课下的复习。另外，实践教学是必需的，无机非金属材料是一门理论与实践相结合的课程，实践教学不仅能够让学生掌握课本知识，还可以增强学生对无机非金属材料的理解[3]。实验是实践教学的主要途径，实验可以培养学生的动手能力，激发学习兴趣。托尔斯泰曾经说过：“成功的教学，所需的不是强制，而是激发学生的学习兴趣”。此外，课堂多媒体教学的作用也很大，观看材料的微观组织结构视频可以让学生更加清晰的了解无机非金属材料的制备过程。
（三）考核方式的改革
学习无机非金属材料的目的是要让学生掌握无机非金属材料的种类、组成、共性和个性，掌握原料的制备过程和原料选择对无机非金属材料性能的影响，掌握陶瓷、玻璃和水泥的生产工艺流程等内容。在考核学生的学习结果时往往采用考试的方法，这样的方法会导致学生死记硬背课本内容，给学生造成巨大的思想负担，不利于培养学生的学习主动性和积极性，所以考试不是一种好的考核方法。采用论文考核也不是一种好的方法，现如今网络的发达造成了利用网络资源抄袭的现象，这样的考核也不能达到开设无机非金属材料课程的初衷。学习无机非金属材料一方面是为了让学生了解更多的材料学内容，拓展自己的视野；另一方面，通过对无机非金属材料课程的学习可以更好地学习复合材料，因此，可以将两者结合起来进行考核。将学生分成若干组，每一组负责完成一种无机非金属材料设计，最后对每组成果进行评价。这样既可以检验学生对无机非金属知识的了解，也能开发学生的创新能力，从而真正体现这门课程的教学成果。
四、结语
无机非金属材料课程一方面能够让学生了解无机非金属材料的基础知识，另一方面能够从无机非金属材料学习中更好地学习复合材料。本文针对当前无机非金属材料课程在复合材料专业教学中所面临的问题，结合复合材料专业开设无机非金属材料的必要性和教学现状，对教学内容、教学方法和考核方式等方面提出了一些建议，期望以此推进复合材料专业的发展，为国家培养更多优秀的人才。
参考文献：
[1]孟凡桂.材料化学专业无机非金属材料课程教学的实践与探索[J].广州化工，2010，（38）：205-207.
【关键词】现代建筑；节能工程；无机非金属材料
随着我国城市化进程的加快，城市建筑的施工数量在不断的增加，我国建筑行业面临着能源的形势非常的严峻，无机非金属材料在我国建筑行业中的有效的应用，很大的程度上减缓了建筑行业材料的需求，无机非金属材料通常情况下都具有耐高温、抗腐蚀以及硬度高等特点，其在建筑工程施工中的应用能有有效的提高建筑工程的施工的质量。
1、无机非金属材料概况
1.1 无机非金属材料的优点
无机非金属材料是在20世纪40年代有传统的硅酸盐材料逐渐的演变发展而来，其在建筑行业得到了广泛的应用，当前无机非金属材料、有机高分子材料以及金属材料已经成为各行各业所使用的三大主要的材料，无机非金属材料主要的有以下几个方面的优点：防火性能，因为该材料本身为无机物，其是属于非燃烧类的材料，一般来说其可以承受0.5H到1H高温；防水性能，无机非金属材料的结构非常紧密，具有较好的防水渗透能力，其可以有效的防止雨水和地下水的渗透；耐候性强，无机非金属材料使用的面积比较广泛，其广泛的应用于温带、热带和寒带，并且还能够在干燥、潮湿等气候比较差的环境中起作用；抗腐蚀性，无机非金属材料的化学特性和物理特性决定其具有一定程度的防腐性；整体性，无机非金属材料具有比较稳定的化学性质，其一般不容易发生老化和风化现象，在耐久性和有效性上也符合要求的标准，具有很强的整体性。
1.2 无机非金属材料的分类
无机非金属材料按照其特性，主要的可以分为以下几类：半导体材料、高技术晶体材料BGO、精细陶瓷材料以及硅酸盐材料。其中半导体材料主要的应用于无线电电子技术、新能源利用技术以及计算机技术等高科技的技术；高技术晶体材料BGO是一种闪烁的晶体，其可以记录荧光的强度和位置；精细陶瓷材料其形态多样化，其主要的包含以下几种形态：纤维、薄膜以及单晶体等；硅酸盐材料是无机非金属材料中占有数量最大的一类，其广泛的应用于各行各业。
2、无机非金属材料在建筑节能工程中的应用
无机非金属材料在建筑节能工程中的应用，其中的保温隔热材料能够有效的控制室内热量的外流，隔热材料主要是能够防止室内热量外流。当前已经形成了三大类的绝热材料：有机绝热材料、金属以及无机绝热材料，其中有机绝热材料相对于无机绝热材料来说受到了很多方面的限制，其与其它的构建的结合的能力比较差，抗腐蚀性能也比较差，其还不稳定，并且有机性的材料的副产物是比较多的，大多数对人体有危害，在其使用的过程中其承载的能力也不是很强，相应的防火性能也比较差，容易发生老化现象，所以其在使用的过程中会受到多方面的限制，并且其性能也不是很好。金属材料的使用相对于无机非金属材料的使用是比较小的，因为金属材料的来源相对于无机非金属材料来说是比较窄的，其和其它的材料结合也没有无机非金属材料效果好，相应的抗腐蚀性也不是很强，所以无机非金属材料的优势相对两者来说有着很高的优势。
此外，无机非金属材料的来源是比较广的，其生产的工艺也比较的简单，其耐热性比较强、防火性也比较强，并且承载力强，所以在建筑工程建设中得到了广泛的应用。其在建筑保温隔热中的应用，对作用于建筑维护结构以及其外表面，在保障了建筑的保温性能的同时也可以对建筑起到一定程度的保护作用，避免建筑物直接的暴露在空气之中，受到大气环境中各种腐蚀和破坏，影响建筑物的使用安全。现有的无机非金属保温隔热材料主要有以下几种：硅藻土，其主要的由硅藻的硅质的细胞壁组成的一种生物化学性质的沉积岩，其比较的松软，比较容易研磨成为粉末，具有良好的吸水性，不易溶于酸和碱，其是建筑工程中比较常用绝热和隔声的材料；泡沫玻璃，其是一石英砂矿粉或者碎玻璃为其基料，此外还应该加入促进剂和发泡剂等添加剂，要经过超细粉碎和均匀的混合而形成的配合料，再经过融化发泡、融化和退火而形成的内部充满了封闭式气泡材料，其是属于无机玻璃和封闭气孔而构成的多孔泡沫类的材料。其主要的特点是：吸水率较小、导热细数小、密度较低、不燃烧、机械性能比较高、加工也比较方便、没有毒性、耐化学腐蚀以及性能稳定等优点。其既可以作为保温材料又可以作为隔热材料，能够适应极冷到较高温度范围内的环境中，同时其可以切割成型，相应的耐久性也比较好，施工相对来说比较的方便，可以成为彩色材料，所以还具有独特的装饰功能。但是由于其气泡的大小和匀称度等都会影响到其特有的性能，并且可以出现开裂、凹格以及表面不平等的现象，但是由于其在建筑工程建设中应用有着比较多的优点，所以其发展的前景还是非常好的。
总结
当前，无机非金属材料在我国的经济发展中起着非常重要的作用，其在现代建筑工程节能中的应用，有着很好的促进作用，可以保障建筑工程的质量和性能，无机非金属材料的发展和应用，带动了国内各个科学领域的创新发展，其在建筑节能工程中的应用有着不可替代的优势，促进建筑行业的良好的发展。
参考文献
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[2]王大博，孙艳艳.浅谈我国无机非金属材料的应用与发展.黑龙江科技信息. 2011，07（05）：16-24
关键词：无机非金属材料工程;本科生毕业论文;教学质量
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）44-0070-03
本科生毕业论文是高校本科培养计划的重要组成部分，是实现人才培养目标的综合性、实践性教学环节，是学生从学校走向社会、走上工作岗位，实现教学与科研、社会实践相关联的重要结合点，是学生综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能进行科学研究工作的集中训练，是学生实践能力、创新能力、分析解决实际工程问题能力在毕业离校前的一次全面培养和提升。毕业论文质量是衡量教学水平的重要指标，也是学生毕业与学位资格认证的重要依据。因此，做好毕业论文工作对提高学生的全面素质和高等教育教学质量具有重要的意义[1]。
为了提高毕业论文的质量，国内很多高校做了相应的研究和探索[2-6]。然而，随着高校招生人数的进一步扩大，教学资源和教师数量受到限制，学生就业压力不断加大，毕业论文的质量受到诸多因素的影响，存在着质量滑坡的趋势。如何针对目前的状况，找出问题的根源进行改进和完善，切实提高毕业论文和本科毕业生的培养质量，成为目前亟待解决的问题。本文以无机非金属材料工程专业为例，系统分析本科毕业论文存在的主要问题，提出有针对性的改进措施，以期对该专业及相关学科的发展有所启示。
一、毕业论文中存在的主要问题
南京工业大学无机非金属材料工程专业是由原无机非金属材料、硅酸盐工程两个专业合并而来，该专业覆盖面宽，优势和特色明显，是材料学院的主导学科，在江苏省处于领先地位，在国内具有较高的知名度。近几年的高校扩招虽然使得专业得到快速发展，但是毕业生的大幅度增长，也给毕业论文的指导和管理工作带来了一系列困难，论文质量严重下降，主要表现在如下几个方面。
1.文献检索和观点提炼能力弱，文献查阅不充分。虽然大多数学生对电脑比较熟悉，但是却不善于利用互联网和专业数据库检索与所开展课题相关的中外文文献资料。在撰写开题报告、文献综述等材料过程中，文献查阅不充分，收集的资料比较凌乱，文献阅读少，对文献的观点缺乏提炼。
2.实验方案不合理，工作量不饱满。指导教师在下达毕业论文任务书时，一般都会安排较为饱满的研究内容。学生在实验开展过程中，由于对课题研究背景和意义的理解不够准确，对研究的主要内容和问题不能有效归纳，实验方案设计欠合理，总会对实验工作量进行“打折”。此外，由于实验时间得不到有效保证，往往会导致毕业论文工作量不饱满。
3.分析和解决问题能力不够。毕业论文的实验过程不可能一帆风顺，遇到问题时，学生往往不知道如何分析问题，更谈不上去寻找方法解决问题。在论文撰写时，普遍存在对实验结果和数据分析不够充分的问题，将实验所得数据简单地进行罗列和基本描述，缺乏从材料制备工艺、微观结构和性能之间关系进行讨论和分析的能力。
4.抄袭现象比较严重。本科生在毕业论文的写作过程中，特别是文献综述、实验方法与过程等章节，普遍存在着抄袭、拼凑的现象。近几年学生毕业论文的初稿基本上都是从相近的几篇文献中整段成篇直接粘贴拼凑起来的，甚至连对复制过程中产生的格式错码或者乱码都没进行检查修改。
5.论文撰写不规范。从内容上看，有的论文中文摘要没有包括研究背景及意义、研究方法和手段、主要结果和结论等内容，英文摘要的语态、词态、主谓搭配和专业术语等错误较多，英文摘要和中文摘要不一致;有的论文表述口语化，结构松散、不完整，逻辑性差、缺乏条理，文章的前后没有合理地组织联系起来。从格式上看，毕业论文中常出现很多不规范的表达，主要体现在文字排版、图、表和参考文献等方面。有的论文中还有不少的错别字。
二、毕业论文质量问题产生的原因
（一）学生自身的原因
近几年随着毕业生的就业压力越来越大，使得学生花在各种宣讲会和招聘会上的时间逐渐增加，选择考研的学生也越来越多。南京工业大学无机非金属材料工程专业毕业论文安排在第七学期的16～20周和第8学期的4～16周，共计18周。而研究生入学考试时间是第七学期末，人才市场的各种招聘会也在此时逐渐进入旺季，考研学生利用第七学期的最后五周进行复习冲刺，求职的学生把主要精力放在解决就业问题上;到了第八学期，考研复试、公务员考试和企业的面试又占去大量时间，因此学生花在毕业论文上的时间得不到有效保证。工科毕业论文多属科学研究型或技术应用型，必须进行大量实验，摸索研究，充分论证，若课题实验时间过短，毕业论文的质量自然不高。
大学四年，各门考试都会有不及格的学生，而唯独毕业论文通过率几乎是100%。因此，一部分学生就会出现这种思想：毕业论文的成绩不影响工作单位的选择;只要我考上研究生、找到工作了，学院就不会不让我通过毕业论文答辩。有些学生认真开展毕业论文，但积极性、主动性较差，缺乏创新思维、创新精神和严谨的科研态度，为毕业而做毕业论文，达不到毕业论文的真正目的;更有些学生对毕业论文重视程度不够，缺乏主动性和积极性，有的采取消极应付的态度，不认真查找和阅读文献，不设计实验，不动脑筋，对课题目的、要求、方法等不熟悉、不理解，对指导老师布置的任务、要求不以为然，临近答辩撰写论文时，匆匆应付、东拼西凑、甚至抄袭等;还有一些用人单位要求已确定工作单位的学生提前上岗，将毕业论文带到企业去完成，而到了企业之后，繁重的工作致使这些学生无暇顾及毕业论文。
（二）指导教师的原因
本科生毕业论文工作安排包括：申报毕业论文题目、下达任务书和外文翻译、学生开题、中期检查和毕业答辩等。教师除了指导学生完成相关研究内容外，还要指导学生撰写文献综述、开题报告、外文翻译以及论文修改，准备各种记录材料。近几年由于高校扩招，本科生规模迅速增长的同时教师队伍却没有得到扩充，分配到每个指导老师的学生大概在4～6名，总体来讲指导教师承担的毕业论文的工作量还是很大的。由于生均实验仪器不足、教师精力有限，因此不可避免地出现了毕业论文过程中遇到问题得不到及时解决等指导不到位的现象，这些都在一定程度上影响了本科毕业论文的质量。
大部分教师本身教学任务繁重，科研压力大;与科研和教学相比，毕业论文工作给指导教师带来的回报低，加上学生开展毕业论文工作的积极性低、态度不端正，很大程度上导致大多数教师不愿意指导本科生毕业论文。教师精力投入不足，缺乏责任心，对学生要求不严，与学生之间没有交流互动，缺乏定期检查和监督;甚至有的老师让研究生来指导本科生，对学生的毕业论文不管不问。
（三）管理制度的原因
学校为保证本科毕业论文的质量，制定了针对本科毕业论文的工作条例和管理办法，但在执行中不够严格、不规范，缺乏对毕业论文全过程的有效监控，缺乏对指导教师真正有效的监督机制和奖惩措施，缺乏对学生毕业论文完成质量客观公正的考核，缺乏不合格毕业论文的淘汰机制，最终使制度趋于形式化，没有起到应有的作用。学校往往因为升学和就业的压力，迫使教师对毕业论文采取过分宽松的政策，暗中降低了对毕业论文的要求，对不符合要求的毕业论文采取迁就的态度，论文成绩评判和答辩过程不严谨，几乎没有不通过答辩的论文。
三、提高本科毕业论文质量的举措
针对本科生毕业论文存在的问题，为了使毕业论文这个重要的教学环节发挥其应有的作用，我们对如何提高毕业论文质量提出了几点对策。
（一）开放选题
改变教师分配毕业论文题目给学生的模式，以系为单位，所有指导教师根据本专业的特点，结合自身科研课题上报题目和任务书，根据指导教师的能力和实验条件严格限制每位指导教师上报课题数量。组织专家对课题研究方向、内容、工作量和实验室条件等进行严格把关，题目不能过大、过深，应符合专业培养目标，与生产实际相联系，最终形成本科生毕业论文课题库。学生根据自身兴趣以及课题难易程度进行自主选题。学生选择自己感兴趣的课题，可以激发自己研究的热情，调动自己的主动性和积极性，能够以积极的心态去完成毕业论文。
（二）提前启动毕业论文
以往毕业论文时间是第七学期末和第八学期，时间集中，且与学生考研和就业相冲突，导致学生顾此失彼，毕业论文时间得不到保证。因此应将毕业论文工作提前至第六学期末，让学生在第六学期暑假就进入实验室开展工作，带着课题在第七学期学习《文献检索》和《专业英语》等课程，通过专门的培训使学生掌握科技论文的写作规范和方法，在培养和提高论文检索、翻译和撰写能力的基础上完成文献综述、开题报告和外文翻译。在第七学期中，学生也可以利用周末和空余时间开展毕业论文相关工作。这样能使学生提前完成一部分毕业论文工作，可以利用第七学期末和第八学期初的时间，安心去准备考研、复试和找工作，从而保证毕业论文的时间。
（三）突出学生主体地位，强调主动性
让学生知道本科毕业论文是其培养计划中最后一个综合性教学环节，是培养工程实践能力、理论研究能力和创新意识的重要途径，是毕业及学位资格认定的重要依据。毕业论文的主体是学生，不是指导教师。在从课题库完成选题以后，学生主动联系指导教师，了解课题的背景、目的、意义和研究内容。让学生自己根据课题要求，撰写文献综述、开题报告，设计实验方案和计划进度，开展实验、分析结果，撰写毕业论文。在学生开展毕业论文过程中，避免对教师产生过度依赖的心理，培养学生在教师的指导下独立进行调研、收集资料、开展必要实验准备工作的能力;教师在指导的过程中，尽量留给学生思考的余地，在学生遇到问题时，教师不急于回答问题，通过启发引导让学生自己找到解决问题的方法。
（四）提高教师指导水平和积极性，加强教师指导
师资队伍是发展高等教育事业、提高教育质量和学术水平、培养高质量人才的关键。无机非金属材料工程专业中青年教师在教师队伍中占有相当大的比重，要通过开展科研活动，参与工程问题研究，提高教师的学术和科研水平、工程实践和指导能力;促使教师理顺教学与科研的关系，明确科研必须建立在教学的基础之上;鼓励教师在从事科研工作的同时，积极参与本科教学工作;鼓励学生的毕业论文与导师的科研相结合、与大学生创新实践相结合。建立指导毕业论文奖惩制度，对于优秀的指导老师，在职称评定、物质和精神上给予奖励，以对其工作进行肯定，充分调动积极性;而对工作缺乏能力、教学不负责的指导教师，取消其本科毕业论文指导资格。
坚持每周例会制度，让每个学生汇报各自的实验进展，保证教师有足够的时间与学生直接见面，促进教师与学生的交流，加强对学生的指导;指导教师可借此掌握学生的整个工作状态、进度情况，指出存在的问题，帮助学生释疑解惑，督促学生抓紧时间开展毕业论文;学生也可以从中加深对课题的了解，学习分析处理实验结果的方法，学会如何分析问题，提出解决问题的方案。
（五）加强毕业论文过程管理
除了进行论文答辩外，在开展毕业论文过程中要对开题报告和中期检查等环节实施全程跟踪。为了促进学生提高毕业论文质量，院系成立了检查组对学生的开题报告和中期工作进展实施集中检查，对论文的研究内容、研究方法、实验手段进行认真论证，避免学生对题目把握不准而偏离主题，或因实验条件不够而中间改题;对学生的工作表现、研究内容完成情况和实验结果等几方面进行重点检查，帮助学生找出问题、解决问题，对工作不符合要求的学生进行教育，在规定期限内督促整改。
学生的毕业论文需要进行，率超过10%就不予答辩，退回修改。答辩资格审查要严格把关，任务没完成、格式不规范的论文不准参加答辩;论文经指导教师和评阅教师盲评审查通过后方可答辩。正式答辩前由指导教师组织进行预答辩;通过预答辩，帮助学生积累答辩经验，同时根据学生的预答辩情况和存在的问题提出建议，从而为学生顺利通过毕业论文答辩奠定良好的基础。严格答辩程序，实行指导教师回避制，按公开、公正、公平原则进行答辩，详细记录答辩内容;从平时工作、中期检查、论文质量与水平、答辩情况等四方面客观地考核、评定学生的毕业论文成绩。严格实行答辩不及格制度，凡是答辩不合格的学生，必须做论文修改，进行第二次答辩。若二次答辩不通过者，当年不予毕业。
四、结语
本科毕业论文在人才培养中具有不可替代的作用，它是培养大学生实践能力、创新能力和创业精神，提升本科教学水平的重要环节。我们要认识搞好毕业论文工作的重要性，抓好毕业论文工作的每一个环节，提高毕业论文的质量，促进学生综合素质与教学质量的提高。
参考文献：
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[4]呼汉卫，刘正远，张茂仁，等.保证本科毕业论文（设计）质量的探索与思考[J].沈阳农业大学学报（社会科学版），2007，9（3）：394-396.
[关键词]材料 发展 金属材料 无机非金属材料 高分子材料
人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。历史上，材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力，决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代……
100万年以前，原始人以石头作为工具，称旧石器时代。1万年以前，人类对石器进行加工，使之成为器皿和精致的工具，从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器，在六千多年前已经冶炼出黄铜，在四千多年前已有简单的青铜工具，在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁，比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪，钢铁工业的发展，成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶，现代平炉和转炉炼钢技术的出现，使人类真正进入了钢铁时代。与此同时，铜、铅、锌也大量得到应用，铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。直到20世纪中叶，金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后，科学技术迅猛发展，作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用仅半个世纪时间，高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱，并在年产量的体积上已超过了钢，成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代，合成化工原料和特殊制备工艺的发展，使陶瓷材料产生了一个飞跃，出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变，许多新型功能陶瓷形成了产业，满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。
现在人们也按化学成分的不同将材料划分为金属材料，无机非金属材料和有机高分子材料三大类以及他们的复合材料。
金属材料科学主要是研究金属材料的成分组织、结构、缺陷与性能之间内在联系的一门学科。金属材料科学与工程的工作者还要研究各种金属冶炼和合金化的反应过程和相的关系，金属材料的制备方法和形成机理，结晶过程以及材料在制造及使用过程中的变化和损毁机理。对其按化学成份进行分类可以分为钢铁、有色金属以及复合金属材料。按用途分类包括结构材料和功能材料。
金属基复合材料(MMC)因其良好的性能而得到了人们广泛的关注。它是一类以金属或合金为基体，以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物，其共同点是具有连续的金属基体。目前，特别是航空航天部门推进系统使用的材料，其性能已经达到了极限。因此，研制工作温度更高、比刚度和比强度大幅度增加的金属基复合材料，已经成为发展高性能结构材料的一个重要方向。1990年美国在航天推进系统中形成了3250万美元的高级复合材料(主要为MMC)市场，年平均增长率16%，远高于高性能合金的年增长率1.6%。
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。在晶体结构上，无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性，以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料已从传统的水泥、玻璃、陶瓷发展到了新型的先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维、半导体材料以及光学材料。由于新型无机非金属材料除具有传统无机非金属材料的优点外，还有某些特征如:强度高、具有电学、光学特性和生物功能等，因此它们已成为现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。
高分子材料为有机合成材料，亦称聚合物。自20世纪20年代德国著名科学家斯托丁格开创这一学科以来，高分子科学和技术的发展极为迅猛，如今已形成非常庞大的高分子工业。它具有较高的强度，良好的塑性，较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性能，以及重量轻等优良性能，在是工程上的发展最快的一类新型结构材料。高分子材料按其分子链排列有序与否，可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类。结晶聚合物的强度较高，结晶度决定于分子链排列的有序程度。工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类:塑料、橡胶以及合成纤维。其中，我国的合成纤维、合成树脂和合成橡胶已分别居世界产能的第一、二和三位。
参考文献
[1]谢盛辉.《材料科学发展史》课程构想及教学纲要. 2006，26，(5).
[2]许顺生.金属材料科学概述.中国科学院上海冶金研究所.
关键词：环境；材料；可持续
为了保护环境，各国都在努力，然而，珍稀物种的灭绝、淡水资源的匮乏、全球气温的升高等环境污染问题依然存在，而且愈演愈烈，如何保证经济发展与环境的合理利用依然是世界性难题。为经济与环境协调发展，国际材料界出现了一个新的领域——生态环境材料。
1环境材料的分类
生态环境的发展是从上世纪初才得到发展的，由于人们工业化的发展，造成了人们对环境的巨大破坏，因此人们逐渐认识到环境保护的重要性，开始兴起了生态环境材料的发展，逐渐的成为现在的重要课题。(1)金属材料金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造，船舶及海洋工程制造等。金属材料作为使用最为广泛的一种材料，人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。目前最有效的方法是开发其特殊功能，优化使用，即低合金化，较宽的使用范围，促进金属材料的环境协调性。(2)无机非金属材料无机非金属材料也简称无机材料，无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。无机非金属材料是20世纪40年代后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的，已与高分子材料和金属材料并列为经济建设中的三大材料。包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。(3)高分子材料高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质，可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能——较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。新型高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。(4)天然资源环境材料在自然界中存在许多天然材料与自然环境具有极好的环境协调性，主要包括无机类的天然矿物环境材料和有机类的天然生物资源高分子环境材料。天然矿物环境材料对环境功能作用主要体现在矿物表面吸附性作用与矿物吸附剂、矿物孔道过滤性作用与矿物过滤剂和分子筛、矿物层间离子交换作用与矿物交换剂、矿物热效脱硫除尘作用与矿物添加剂等方面。天然金属矿物具有在水介质中的微溶性化学活性作用与矿物反应剂，也能在污染治理领域发挥独特的作用。(5)环境治理功能材料随着人类生产活动和社会活动的增加，环境质量日趋恶化，自工业革命以来，由于大量燃料的燃烧、工业废弃物和汽车尾气的排放等原因，曾发生多起与环境污染有关的公害事件，已经引起了世界各国的重视。积极开发治理环境污染，恢复生态平衡是环境材料发展的重要方向之一。当前材料领域普遍采用天然材料改性的新型环境功能材料和以废治废及资源化技术来解决日益严峻的资源短缺及环境污染等难题。
2环境协调性评价(LCA)
(1)环境负荷评估方法是LCA(LifeCycleAssessment)。LCA主要包括三个方面：①通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗，废弃物排放，评估其造成的环境负担，具有良好的环境协调性。②评估能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响，零排放是不可能的，要在环境的允许范围内，可开发可不可发的尽量不开发。③辨别和评估改善环境的机会，用最小的投入保证最大的收获。(2)材料的环境协调性评价(MLAC)材料的环境协调性评价是将LCA的基本概念、原则和方法应用到材料的环境负荷评价中，与材料或产品的设计相结合。由于与材料相关的环境污染占的比重大，对材料进行环境协调性评价就显得非常重要。典型材料的评价，是众多产品评价的基础，对典型材料进行MLAC可以减少评价的重复。评价材料的优劣要根据这一背景，建立新的评价体系，补充新的评价内容。其研究范围不断扩大，从传统的包装材料，容器等产品领域转向各种金属、高分子、无机非金属和生物材料，从传统侧重于结构材料的评价转向对功能材料的评价。
3结语
21世纪是经济与环境协调发展的世界，世界经济的可持续发展必须以自然资源和环境协调性为基础。人类社会面临能源、资源危机和环境污染，这些问题严重威胁着人类及生物的生存环境，甚至关系到生物世界的生存。所以，我们必须充分考虑其环境协调性，加强材料的协调性设计，广泛应用环境材料。
参考文献：
[1]王天民.生态环境材料[M].天津大学出版社,2000.
【关键词】非晶态合金；金属银；制备工艺；合金性能；银饰品
0 前言
由于科学技术的飞跃发展，新兴材料不断得到开发和应用，非晶态合金，因其在结构上不同于晶态金属而具备的优秀的磁学、力学、化学及光学性能，从而被广泛应用于生产生活当中。今天，我们可以大胆设想，“是否可以制备出一种新型材料应用于市场上的贵金属饰品中，既保证银首饰中银的纯度，又使其拥有突出稳定的性能远超目前市面上的产品”。本文通过分析目前制成的含金属银的非晶态合金的性能，并将其应用到产品上，从而畅想新材料加工银饰品的前景。
1 银
1.1 银饰文化
金属首饰的历史源远流长， 自古以来，银饰有着广泛的社会背景和民族普遍性，形成了具有中华特色的银饰文化。相对于现代银饰而言，现代银饰的用途已经超越了传统的实用、美化和收藏价值，更多的偏向于情感表达和个性追求的首饰出现[1]。除了上述所说的实用功能，收藏功能（老银饰），装饰功能，社会功能，文化内涵功能之外。更重要的是，银离子有很强的杀菌作用，热传导性能，吸收毒以及保鲜作用。
1.2 银饰危机
进入20世纪90年代以来，K金以及K金镶嵌红宝石、蓝宝石、钻石、翡翠为主的首饰，开始大量面市， 由于优质的外观、性能及合理的价格，其发展势头迅猛。可以预测，随着新时代的到来，金属首饰的概念将得到重新定义，金属首饰的概念将覆盖贵金属首饰让首饰脱离奢侈品的角色，正式成为人们生活中的必需品[2]。由此可大胆臆想一下，难道我国的 “传统银饰文化”就真的要从此退位让贤了么？
1.3 提出化解危机的设想
银饰品虽然没有珠宝玉石的绚丽多彩，黄金、铂金的昂贵，但自有一份天真与朴素，而且价位相比起来较为适中，适合广大消费群。在这里，作者设想：可否不脱离传统贵金属材料的成分，保持银含量的纯度，运用新技术，新的制造工艺只改变原有的成分结构， 从而改善银饰材料性能，使其拥有更为明亮的光泽度，更高硬度，更高的塑韧性，这样，即保证了银饰的收藏价值又提高了银饰的实用功能。为金属首饰的设计拓展空间，为金属银首饰的发展提供广阔的前景。
1.4 分析银饰的纯度与性能局限性
银饰成分：银为主胎体，补口材料为铜，锌，锡等便宜的金属熔制的辅料[3]。
银的晶体结构：晶胞为常见金属晶体结构中的面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。
银饰品的种类有很多，作者主要就以下列举的这几种银首饰类型进行分析，找出所存在的问题，探究原因。
足银饰品：由于它的硬度不够，制作成首饰后容易变形，且容易磨损和氧化变黑，所以现在较少厂家直接拿它来做首饰。
925银饰：现在市面上出售的 925 银大部分产品都是素银首饰，美中不足的是素银在空气中比较容易氧化，变的光芒尽失。
800银饰品：由于银的纯度太低，颜色较差，所以厂家也很少用它来做饰品。
银合金饰品：银含量过低，称之为含银饰品或称为银合金饰品。
镀银饰品：终究银含量过低不存在收藏价值。[4]
可以看出，性能与银含量之间是存在矛盾的。对于银饰的改良，作者的设想具有合理性。
2 非晶态金属
2.1 非晶态金属性能
非晶态金属和非晶态合金的原子呈无序排列，因而不存在晶态合金中的空位、位错、晶界及层错等缺陷，这一特性使其不仅具有优异的耐腐蚀性、高硬度、高强度、高疲劳抗力、高耐磨性、屈服时完全塑性、无加工硬化现象，而还表现出优良的软磁和硬磁性能以及超导特性等[5]。与晶态合金相比，非晶态合金在物理性能、化学性能和机械性能几方面都发生了显著的优越的变化。
2.2 我国制备技术发展现状
我国涉足非晶态合金较晚，但发展很快，于2000年建成的千吨级非晶带材生产线， 已成功喷出了220 mm 的非晶带材。但由于到目前为止我国及世界对多块状非晶的研究还是比较少，所以制备出的非晶态金属多以“带、薄、小”见长。
3 结合
3.1 畅想非晶态金属银
“畅想”的实现需要现代社会先进的技术支持，从上文可知，我们已经认识到非晶材料具有晶态材料所无法比拟的优异功能，是一种新型材料。银是一种晶态金属，那么，银饰是否也可以通过制备工艺将金属晶态银制备成非晶态金属银，从而解决传统银饰本身材料存在的不足。又由于目前所生产的非晶态合金基本都是带材。饰品恰恰满足这一点，所以这一想法是合乎情理的，也可能是未来银饰材料发展的新方向。
3.2 困难点――制备工艺
结合的困难点就是材料的制备技术。
我国制备技术发展现状的局限性以及现有首饰材料的非晶态合金制备成品也罕有。仅存在新型金属首饰材料，“斯斑金”，利用贵金属与其他金属（主要是Al）形成合金材料时，发生相变，形成光栅衍射效应，使金属首饰带有斑斓闪烁的光学现象；非晶态金合金，Au-Si及Au-Ge，并在其中掺入稀土元素，可形成高强度、高硬度， 色调美丽的金属合金材料。除此之外，非晶态金属在首饰材料上的应用还存在较大局限性，主要体现在制备工艺上。在医疗卫生领域，以银元素为基体的抗菌功能材料让我们意识到银的特性所作用于人类健康生活的例子屡见不鲜，其还多运用于电力、电子等电力电气行业以及军事化工行业。
3.3 非晶态金属银在银饰上的前景
非晶态金属（合金）有着广阔的应用前景，是21世纪发展非常看好的特殊金属材料。日本科学家称之为梦寐以求的新材料。它对于节约电能、钢铁防腐蚀、耐磨元件、化工催化反应、航空和兵器等方面的发展有着突出的贡献。目前， 人们正致力于大块非晶合金的研究开发。相信不久的将来， 非晶态合金（向非晶态金属中添加类金属含量以及引入原子半径大的原子，都是有效地增加非晶态金属稳定性的方法，此非晶体称为非晶态合金[6]）一定象目前使用的金属构件（零件）那样广泛地应用在各行各业中。
在本文所论述的银饰方面：脱离传统贵金属材料的禁锢，采取非晶态金属材料，突出首饰的保健性能，保值功能，装饰功能以及拓展金属首饰设计的空间，将为金属首饰的发展提供广阔的前景。
4 结束语
金属首饰在人类首饰文化历史中占据重要的地位， 随着现代人类生活方式的变化， 对金属首饰材料的发展将提出了更高的要求。利用先进的技术和设备，设计新型的金属首饰材料， 使金属首饰材料逐步走向多元化、系列化、健康化， 为金属首饰的个性化、艺术化、创新化的发展， 打造坚实的基础。在工业设计专业方面，了解新型材料与技术，是产品设计的基石也将拓宽产品设计的道路。
【参考文献】
[1]陈国玲.论传统银饰和现代银饰的融合发展[J].中国地质大学学报，2010.
[2]于海燕.金属首饰材料的现状分析及发展趋势探讨[J].科技创新导报，2009（11）：86-89.
[3]黄云光.首饰制作工艺学[M].上海：上海地质大学出版社.
[4]那宝成，李祥虎.银饰品漫谈[J].彩宝饰界，2015：86-89.
材料科学与工程专业开设《磁性材料》课程的探索和思考
人们通常把材料、信息和能源 人们通常把材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。
作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。
并列为现代科学技术的三大支柱，并认为他们是现代社会赖以生存和发展的基本条件之一。在这三大支柱中，材料科学显得尤为重要，可以说材料科学是现代科学技术发展的重要支撑，这主要体现在材料是人类社会进步的里程碑，而先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导，也因为信息和能源技术的发展都与材料科学的进步和发展密切相关。材料一直是人类赖以生存和发展的物质基础，但材料科学的提出却是20世纪60年代初的事情，也是科学技术发展的必然结果。随着人们对材料的制备、微观结构与宏观性能之间关系等研究的逐步深入，各种材料体系，如金属材料、高分子材料、陶瓷材料等都已相继建立起来。对不同材料的研究可以相互借鉴，也使得不同材料之间的相互替代和补充成为可能，由此也出现了复合材料的概念并得到了广泛应用。随着人们对材料研究的深入，逐渐形成了材料科学与工程这门学科。这门学科除了研究材料的组成、结构与性质的关系等基础研究之外，还研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。现在一般认为，材料科学与工程主要包括组成与结构、合成与制备、性质及使用效能等四个方面，它是关于材料成份、结构、工艺与它们的性能和用途之间的有关知识的开发和应用的科学。由此可以看出，材料科学与工程科学有多学科交叉、与实际应用密切相关等特点，并且也是一门正在发展中的科学。作为一级学科，材料科学与工程学科下设有材料物理与化学、材料学、材料加工工程三个二级学科。按照我国的专业规划，材料科学与工程学科以材料学、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面。更进一步讲，材料科学与工程专业培养具备包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料等材料领域的科学与工程方面较宽的基础知识，能在各种材料的制备、加工成型、材料结构与性能等领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺和设备设计、技术改造及经营管理等方面工作的科学研究与工程技术人才。金属材料领域涉及的金属磁性材料和无机非金属材料领域涉及的陶瓷基铁氧体材料都已经得到了非常广泛的应用。高分子领域的有机磁体，目前正在成为国际上研究的热点，也是软物理研究的一个重要领域。由此可以看出，材料科学与工程领域涉及的各个方面，都可以看到磁性材料的影子。材料一般分成结构材料和功能材料两大类，磁性材料作为具有特定物理功能的材料，在功能材料中占有很大的比重。当前功能材料的研究和开发的热点集中在光电子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物医用材料、超导材料、功能高分子材料、先进复合材料、智能材料以及生态环境材料等领域，这几类材料几乎都与磁性材料有直接或间接的关系，各类材料的磁学性质无疑也是当今研究的热点问题。
随着社会的发展，特别是信息功能材料的发展和应用的日益广泛，作为功能材料基础的磁性材料得到了日益广泛的应用。与此相适应的，在材料科学与工程学科的教学体系中，特别是在一些主干课程中都出现了与磁性材料相关的内容也就成为历史的必然。因为磁性材料从材料微观结构上涉及到晶态材料、非晶态材料、纳米晶材料，也涉及到金属材料、陶瓷材料等无机材料，所以在《材料物理导论》中把“材料的传导性和磁性”作为一个章节，《新材料概论》中与磁性有关的有“磁性材料”和“超导材料”两个章节，《金属功能材料》涉及到磁性的章节更多，有“磁性材料”、“金属薄膜材料”、“非晶态金属材料”、“信息材料”、“超导材料”及“智能金属材料”等章节，在涉及到材料物理性能及测试的教材中，都会不可避免地涉及到磁学知识。在国外的教材中，情况也是如此，如《工程材料科学与设计》一书。在无机材料、陶瓷材料等课程中，也都会涉及到磁性材料，在材料物理性能的讲授中，也必然会涉及到电性及磁性的内容。考虑到磁学知识的广泛性及分散性，我校在教学实践中发现，有必要充分利用学校在这方面的优势，把磁学的相关知识单独作为一门学科进行讲授，这样既有利于学生对磁学知识有一个系统的理解，也可以适应社会发展的需要。磁性材料作为一种非常重要的基础功能材料，在社会中已经得到了广泛的应用，作为材料科学与工程专业的学生，非常有必要对磁学及磁性材料的知识有一个专门的了解，这样做会使学生受益终生。因为一方面有利于扩大他们的知识面和视野，也非常有利于他们就业；另一方面有的学生进入研究生阶段后，如果具备一些磁学相关知识，也非常有利于他们的学习和研究工作，《金属材料结构与性能》属于材料科学与工程学科领域的基础教材和国内外材料专业硕士的必修教材，也把“材料的磁性能”作为一个章节进行讲授。
作为重要的现代信息功能材料的磁性材料，其发展具有悠久的历史，在这方面已经有许多专门的文献资料进行了介绍，在此不再赘述。人类很早就开始了磁学的研究，但直到量子力学创立后，才对磁性的起源有了一个较为清晰的认识，也就是说，磁性本质上起源于物质的量子性质。这就说明要研究与磁性相关的现象，就必须具有《量子力学》的学习背景；要研究大量微观粒子聚集体的磁学性质，就必然要用到《热力学统计物理》的知识；要研究固体的磁学性质，也必然要对《固体物理》有深入的了解。所以，在学习《磁学》课程之前，必须要以这三门课程的学习为先导，而在材料科学与工程专业中作为专业基础课，都会专门开设这三门课程，这也就为磁学课程的开设创造了有利条件。我校的探索实践表明，在讲授中应以《磁性材料》课程为主线来进行讲授，并且适当增加一些必要的磁学知识和磁测量知识，以利于学生的理解，也有利于学生对其他相关课程的学习。我校几年来的实践教学都收到了良好的效果。人们对纳米结构体系与新的量子效应器件的研究已经取得了许多新的进展，有许多成果已经产业化，并由此带动了传统产业的技术升级和技术进步，从而掀起了纳米科技热潮。纳米结构由于具有纳米微粒的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特点，又存在由纳米结构组合引起的新的效应，如量子耦合效应和协同效应等，这些都属于量子力学现象，现代纳米科技研究也多是以这些效应为出发点来进行的，这些内容也是材料科学与工程学科各门主干课程的重点内容。磁学主要研究物质的磁性及其起源，也就是研究与电子的自旋相关的性质及理论。磁学从创立之初就一直在从事与量子效应有关的知识研究。从量子力学创立至今，磁学从理论上对这些问题的探索已经有将近一个世纪的时间，积累了丰富的知识，对磁学相关知识的学习，必然会大大促进学生对材料科学与工程学科的学习和理解。
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关键词： 材料发展；设计；OLED
材料是产品设计的物质基础，不同的材料通过不同的加工及处理，连接组合成为产品。材料的发展也就在一定程度上决定了同时代产品的功能上和形态上的高度。材料是随着人类科技的发展而发展，而产品也就伴随着材料发展而更新换代。人类从会使用工具以来，发展了造纸、冶金、纺织的技术，运用了从石材、木材、瓷、青铜等多种天然材料。而在现代社会中，人类的材料使用也有低级，走向高级。金属和无机非金属合成材料成为了各行各业应用最广泛的材料。相比原始的材料，现代材料的蓬勃发展，才打开拉开了产品设计的发挥的舞台。一方面设计师根据自己的设计选择合适的材料，另一方面，材料的某些特性更大程度上决定了设计师的方案。可以实现产品连接结构上、形态上乃至功能上的创新。我们也会从下文提到的几个成功的设计案例中看到。文章主要分为三部分。第一部分介绍了原始材料局限下的设计。从第一把工具的使用开始，人类也开始了对原始材料的应用。随着技术一点点进步，人类又使用了陶瓷等费天然材料。第二部分介绍了现代材料出现后的设计。其中包括金属材料和有机合成材料。在第三部分中主要讲了当下的新材料所带来的新颖的设计。没有这些新材料的问世，也不可能有这些产品诞生。
1 原始材料局限下的设计
在“刀耕火种”的原始时代，人类开始使用了第一把工具。这里所说刀，就是人类所加工的第一种材料，石材。在使用这之前，人类还仅仅局限在使用一些天然的木石作为工具。但随着人类的发展，人类智商的提高，天然的木石已经无法满足原始人的一些狩猎、刀割的需要。于是人类第一次动手加工了第一把刀。这也开创了人类对与工具对于产品以至于材料的依赖与相互发展的关系。在石器时代，石器所做成的工具也在一步步的精细。虽然设计的概念并不存在。但是，设计本身已经作为一种行为，融入到人类在对工具的加工生产之中了。如果以现在产品设计的概念来套用当时原始人类的行为的话，当时的设计方案，是被材料所局限的。当时所创造出的石器工具，以材料作为限制，却以人的需求所为导向。伴随着人类对于大自然的进一步探索，人类又接触了另一种材料――铜。也就迎来了所谓的青铜时代。青铜的装饰品，祭祀品还用武器，都被大量的生产制造。中国作为一个代表，在青铜器的加工生产使用上，可以说是空前的。
从另一个角度来说，当时是因为材料的扩充，才形成了所生产出的物品的增多。陶、瓷、木材、竹材也是中国传统文化下应用非常广泛的传统材料。陶器喝瓷器，是中国文化中非常具有影响力的一部分。从最初的陶器制成的一些钵盆开始，对于材料的使用逐渐延伸到审美的高度。瓷器就是中国人对材料的巧妙加工而成。它的发展，延伸向更高的高度。它逐渐摆脱了实用性，讲材料按照工匠的设计意图，加工生产成一些具有极高审美价值的艺术品。而明式家具是中国家具史上独领的一支。家具的原料都是一些硬木原木，这样在材料本身的美感上，工匠师才能运用他们独具的匠心，灵动的巧手创造出如此流芳千古的明式家具。纵观历史发展，人类对于物品的设计与创造，无不是在当时材料发展的基础上发生和发展的。
2 现代材料出现后的设计
那么在现代，一个设计被单独提出并高度重视的时代，又是哪些材料为设计师所用却又制约着设计的高度呢。
2.1 金属材料
金属材料已经不仅仅对于设计而是整个社会构架的物质基础。钢筋混凝土，已经成为像上海这样大城市的根基了。那么金属对于整个世界发展的功劳是巨大的。它不同于古时的青铜和铁器，这些被现代社会充分利用的金属，是经过现代人类的提炼、加工、合成而成。它具有多种多样的类别千变万化的特性。金属分为黑色金属喝有色金属。黑色金属包括纯铁、碳钢、合金钢、铸铁，都可以称为钢铁材料。这些材料组成了工业的基础。钢材，包括型钢，钢板，钢丝，大量运用于工业生产。不锈钢也成为在设计家用等各种产品时必不可少的材料。有色金属包括铜铝镁等金属以及它们的合金，有着更旷阔的应用范围。从日常生活中的一些厨具首饰电脑，到工业用的合金材料，有色金属已经是遍布各个角落了。
2.2 塑料合成材料
塑料材料的发现可以说是最伟大的发明之一，尽管也有些应用造成了人类的困扰，但它的功劳是任何材料的无法代替的。塑料是一种有机高分子材料，使在合成树脂中加入填料，增塑剂，色料等添加剂，经过加工而成的塑性材料，或经过固化交联形成的刚性材料。人们对塑料非常熟悉，因为它有着其他材料无法替代的优点，从而设计师在设计中大量的运用到了塑料，进而使人们才有可能与塑料充分的接触，所以又反向促成了人么对它的熟悉。那么也可以说由于塑料材料的出现与不断的开发，设计师才能利用这种材料的特性设计出新产品。这些产品可能是重量上的改进，也可能是功能上彻底的革新。那塑料究竟占据了怎么样的地位。可以想象一下如果我们现在身边的所有塑料都变成金属，那么我们的生活将会沉重多少倍啊。即便是用木材替代，也会让便利的生活大打折扣的。将不再存在一元钱一瓶的矿泉水，没有方便携带的塑料椅子，没有塑料牙刷，没有方便的绝缘材料，设计师可发挥的空间也大大的缩小了。苹果公司1998年的iMac，从商业上来说是一次巨大的成功，为苹果公司转亏为盈。隐藏在商业成功的背后，却是设计上的突破。半透明的机壳，给人们带来了从未体验过的视觉冲击，从而引发的一种对新潮的生活方式的向往。这种消费者的拥簇是由设计师创造的。但从另一方面来说，也是这种材料以及一种全新的应用方式的诞生所孕育的。
3 当下由材料引发的新设计
谈到当下的设计，我们会立刻想到新技术对设计的影响。从互联到物联，ipv4到ipv6，云计算，这些新技术新概念的提出，是设计的推动，也推动着设计。这一切创新，都要基于一个共同的载体与材料。
现在最引人注目的新材料之一当属OLED。OLED全称Organic Light Emitting Display，即有机发光显示器，在手机上的运用属于新突显的种类，被誉为“梦幻显示器”。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著节省电能。新材料与新产品是在这种相互作用的关系中发展的。设计通过概念的设计给材料的发展指出方向，而新材料的发现有给设计提供更大的空间。
在好莱坞电影《终结者》中，由金属制成的变形机器人T-3000能随意变换成各种形状，甚至可以从门下的小缝隙中飞走。现在对于人类来说，这将不再是科幻片中的幻想。一种新型的“终结者”材料面世，这就是“金属玻璃”。目前科学家研制的金属玻璃，强度是工业用钢铁的3倍，柔韧性是钢铁的10倍。
金属玻璃是一种特殊的合金材料。通常金属原子都是有序排列的晶体结构，而在金属玻璃中，原子的排列如同液体或者玻璃一样杂乱无章。虽然从严格意义上来说，金属玻璃并不是液体，但是由于它没有固定的外形，可以像液体一样随意流动，所以人们喜欢形象地称之为“液态金属”。
金属玻璃的问世打破了建立在金属晶体结构基础上的传统金属学研究方法，它的许多独特而且宝贵的性能使其在实际应用中初露锋芒。
金属保持玻璃状
有专家认为“金属玻璃”是继钢铁、塑料之后，给产业界带来的又一次革命性的变革。长期以来，人们总认为这种非晶态的金属玻璃是不可能制成的。我们在日常见到的冰，是水分子形成六棱柱体的结构。流动是水分子自由活动的一种状态，一旦变成固体，则水分子就被井然有序地排列固定。即使金属也一样，在高温熔融状态下，原子或分子可随意活动。但是，一旦冷却变成固体则呈晶体结构。
那么，玻璃又会是怎样呢?我们家里通常用于窗户或杯子的玻璃被称之“氧化物玻璃”，其主要成分是二氧化硅。氧化物玻璃从液态变为固态时，分子也不会组成有序的结晶结构，而是在随机排列下固化，即保持液体那种状态。由于高温熔融状态下的玻璃呈液体结构，所以几百年前在欧洲烧制的玻璃是下部比上部厚。此外，玻璃变成固体的过程中，它还会形成“过冷却液体”的状态，即变成糖稀那样的状态。例如在玻璃车间把熔融的玻璃吹制成器皿时，此时的玻璃就是处在“过冷却液体”的状态。
何谓玻璃的“过冷却液体”状态呢?即如果玻璃从液态冷却成固态时，当温度降到比其固化时的温度还要低时，玻璃仍然呈现液态的一种现象。
超骤冷非昌合金
通常物质在过冷状态下极为不稳定，只能保持几秒钟。但是，玻璃却能够以过冷状态长时间存在。为此专家将具有过冷状态性质、原子随机排列的非晶体结构的物质称为“玻璃”。
通常金属可以说无法以非晶态固化，而且固态金属必定是结晶结构，但是上个世纪60年代美国加州大学的研究小组发现，只要条件具备，金属也可像玻璃那样非晶结构固化。他们使用一种特定的合金，通过1秒内将其冷却100万摄氏度的方法成功地制造出具有原子随机排列的金属。该方法是将合金在液体状态下超速骤冷，加以固化。铜或铁等普通金属，从过冷液体到凝固结晶的时间是在0.00001秒内，而加州大学使用的合金结晶时间是0.0001秒左右。在此期间骤冷，成功将金属在随机结构下凝聚成固体。但是，它不能像过冷却液体那样能够长期存在，所以不算是玻璃。
为了在1秒内骤冷100万摄氏度，只能制造厚度仅为20微米的箔片。如果箔片不是很薄，温度就不均匀，仍然会结晶。此外，骤冷需要特殊设备，而且只能制造箔片，应用范围十分有限。
真正的“金属玻璃”诞生
原子随机排列的非晶金属具有强度高、韧性好和耐腐蚀等特点。如果除了薄的箔片外还能够制造出各种形状的非晶金属，那么，它的应用就会十分广泛。
目前，科学家在不使用超骤冷的条件下，已经能够以每秒1℃的冷却速度成功地制造出各种开关的非晶金属，并且只要很好地搭配金属元素，就能让这些非晶金属以过冷却状态比较稳定地存在。由于科学家制造成功的非晶金属，其原子具有随机的非晶结构，而且能够以过冷却液体的状态存在，故称之为“金属玻璃”。
卓越性能露锋芒
实践表明制造金属玻璃的材料应具有以下的共同特征：金属玻璃具有三种以上的元素，而且它们互不相斥，具有容易结合的性质。科学家认为，迄今为止被发现的金属玻璃皆满足这些条件，但是并非所有满足这些条件的金属都能制造出金属玻璃。
金属玻璃具有哪些卓越特点呢?金属玻璃的强度高、韧性好、耐腐蚀，具有迄今为止金属所没有的各种特性。我们知道，通常金属的结晶中存在“缺陷’：即金属结晶体存在的原子脱落部分或错动部分。这种缺陷使原子可以挪动，所以施加一定的力，可使金属弯曲也能复原，当然力量过大仍可能使它折断。
总之，与结晶金属相比，金属玻璃没有结晶结构，原子在一点点的间隙中有活动余地，因此它比普通金属的弯曲性、复原性更好。科学家还发现金属玻璃比结晶金属的弹性极限提高了3倍。另外，在耐腐蚀性上，由于结晶金属存在“缺陷”，容易给腐蚀的发生提供缝隙，而金属玻璃的表面整齐致密，不给腐蚀提供任何机会，所以其耐腐蚀性更强。如果再使用一种以上的耐腐金属作为金属玻璃的成分，那么这种金属玻璃的耐腐蚀性就会大大加强。
美国利用金属玻璃出色的弹性进行防弹车身和战舰的研制。日本考虑到这种材料的成本昂贵，目前还没考虑用于普通轿车的计划，但是他们正在研究用于汽车刹车器等压力传感器上。压力传感器是通过金属的应变量来进行工作的。科学家介绍，与原来使用的材料相比，使用金属玻璃可以将灵敏度提高3.8倍。将来，一旦燃料电池汽车普及，它将成为不可或缺的元件。因为在燃料电池汽车中，为了检测氢气或空气的压力，耐用性强、灵敏度高的压力传感器将必不可少。
纳米领域显神威
金属玻璃还将在纳米领域内大显威力。金属玻璃能够像玻璃那样自由变形加工。过去人们把熔融的结晶金属浇铸到模子里，也能制造出与模子形状一样的产品。但是结晶金属在冷却凝聚成结晶时，因有结晶的错位等缺陷，如果在显微镜下观察，表面会呈现凹凸不平的状态。为此，从纳米尺度来看，我们是无法正确复制这个产品的。如果我们把金属玻璃照旧以过冷却液体浇铸到模子里凝固。就能够精确地复制产品。
金属玻璃能够正确复制100纳米宽的沟槽，结晶金属是无法达到的。另外以照片为基础通过激光加工造型，将照片复制在金属玻璃表面也是可能的。
迄今为止能够自由加工的是塑料等高分子材料。现在，金属玻璃除了与塑料一样可自由地加工外，强度还高，这无疑将使它成为代替塑料的材料。科学家们正在抓紧时间利用金属玻璃研制出更小的马达。例如小型的相机或内检镜，以及微型机器人等的驱动马达等。其中有一种“血管疏通器”，是安装在导管前的旋翼叶片，就是用金属玻璃制造的微型马达驱动，它可以除掉堵塞血管的血栓等。
金属玻璃还是一种优异的磁性材料，具有高饱和磁感应、低铁损等优点。如果用金属玻璃来制造收录机的磁头，可以避免磁头尖部的脱落现象，降低磁头与磁带摩擦发出的噪声，这将会给人们带来优美清晰的音质和理想的音响效果。另外，如果用金属玻璃来代替变压器中的硅钢片，可使变压器的空载损耗减少三分之二。照此推算，如果全中国家庭的变压器都采用金属玻璃铁芯，那么，每年全国可节约100亿千瓦时电能，约合50亿人民币。
