新材料与绿色制造体系

新材料与绿色制造体系

目 录

新材料的发展、地位及其影响 ................................................................ 2 绿色制造系统 ............................................................................................ 9 绿色产品设计与评价 .............................................................................. 17 绿色制造业与绿色再制造工程 .............................................................. 26

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新材料的发展、地位及其影响

大纲

一、材料科学概述 1.材料科学的地位及其影响 2.材料科学的发展现状与趋势 3.新材料发展的迫切性 4.新材料的特点及其分类 二、新材料产业现状

1.国内外新材料产业及其现状 2.新材料产业发展的思考

三、新材料对新兴产业发展的影响 1.新能源 2.生物医药 3.国防新科技 4.电子制造业 5.汽车制造业 6.绿色制造业

知识点汇总

概念 C01：材料 C02：新材料 C03：纳米材料 原理和观点

K01：新材料发展的趋势

K02：新材料领域发展面临的挑战 K03：新材料的特点

K04：我国新材料产业存在的一些问题 重要信息

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I01：国内外新材料产业及其现状

正文

一、材料科学概述

材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。

1.材料科学的地位及其影响

“材料科学”的提出是在20世纪60年代初，它是一门研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学的地位及其影响表现在：

它是人类生活和从事生产的物质基础；

是衡量人类社会文明程度及劳动力发展水平的标志； 是人类社会进步的里程碑，社会现代化的物质基础与先导。 2.材料科学的发展现状与趋势

首先，我们要从历史发展进程中看材料的发展。

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，从而进入新石器时代；公元前5000年，人类进入青铜器时代；公元前1200年，人类开始使用铸铁，从而进入了铁器时代；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；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。

因此我们需要站在时代的高度，探讨材料科学的发展现状与新趋势。 材料学科研究的重点在于新材料及其新材料技术的开发与应用。就新材料的发展而言，其主要趋势有：一、继续重视高性能的新型金属结构材料；二、结构材料的复合化、功能化，低维材料正扩大应用；三、非晶材料日益受到重视；四、功能材料迅速发展——多功能集成化、智能化、材料和器件一体化；五、特殊条件下应用的材料；六、依靠计算材料科学设计新型材料。

3.新材料发展的迫切性

我国材料领域面临着很多急需解决的问题，其中传统材料产业亟待振兴，更为重要的是相关新材料领域发展面临更大的挑战。这其中包括：一、关键新材料

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亟待开发；二、纳米材料研究虚火旺，产业化障碍大；三、前瞻性新材料和具有知识产权的材料研发能力不足；四、高水平新材料研究开发人才的培养；五、材料产品急需应对入世的挑战。

4.新材料的特点及其分类 （1）新材料的概念

新材料是指新出现的或正在发展中的，具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料；或采用新技术（工艺、装备），使传统材料性能有明显提高或产生新功能的材料；一般认为满足高技术产业发展需要的一些关键材料也属于新材料的范畴。

（2）新材料的特点 新材料一般具有以下特点：

一、新材料获得途径与传统材料不同；二、新材料是多学科相互交叉、相互渗透、相互促进，综合研究的成果；三、新材料具有高新性能，能满足尖端技术和设备制造的需要；四、新材料发展的驱动力由军事需求向经济需求转变；五、新材料的开发与应用联系更加紧密；六、新材料应注重与生态环境及资源的协调性。

（3）新材料的类型

一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。

（4）典型材料

以下介绍当下各类新材料中两种最为典型的材料。

一是纳米材料。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。纳米材料主要用于医药、家电、电子计算机和电子工业、环境保护、纺织工业以及机械工业等。

二是生态环境材料。生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料。

生态环境材料研究的主要方向有：一、减少人均材料流量，减少材料集约化

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程度；二、减少寿命周期中的环境负荷，使用生态化的生产工艺；三、开发天然能源，使用藏量丰富的矿物和天然材料；四、避免使用有害物质，使用“清洁”材料；五、使用长寿命材料，强化再生利用，强化生物降解性；六、修复环境，强调生态效率(性能-环境负荷比)；七、采用环境负荷小的高分子合金设计；八、采用可再生循环的高分子材料设计；九、采用完全降解的高分子材料设计；十、强调高分子材料加工和使用过程中产生的有害物质无害化处理技术。

二、新材料产业现状

1.国内外新材料产业及其现状 （1）美国新材料产业现状

美国早在1991至1995年的《国家关键技术报告》中就将材料科学与技术列为重要的研究领域。

自1996年以后，有关材料的立项列入到《国防领域的研究、开发、实验及评估计划》中的61101E子项（国防研究科学，该子项包括信息科学、电子科学和材料科学三大领域）和62712E（材料与电子技术，该子项包括材料加工技术、微电子器件技术、低温电子器件技术和军用医疗与损伤技术四个领域）中，主要预算合计为15亿美元左右。

在新材料的单项方面，美国2000年制定的国家纳米技术计划被列为第一优先科技发展计划。

（2）德国新材料产业现状

德国自1994年就启动了跨世纪国家级新材料研究计划，实施周期为1994—2003年。该计划目标是通过产品创新和技术创新，在新材料制造装备、加工和应用三个方面确保德国的国际领先地位。进入21世纪后，德国在9大重点发展领域均将新材料列为首位，通过开发新材料以确保资源和环境；德国还将纳米技术列为科研创新的战略领域。

（3）日本新材料产业现状

日本政府历来十分重视材料技术的发展，把开发新材料列为国家高新技术的第二大目标，认为新材料技术是推动21世纪创新和社会繁荣的主导力量。在日本新的五年“科学技术基本计划”中，重点发展的材料技术包括：分析和控制微粒、分子、原子、电子等微观结构技术；高纯化和功能组合技术；功能性 …… 此处隐藏：1570字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……