中国学科发展战略·材料科学与工程

材料是现代文明的四大支柱之一。新材料层出不穷，成为经济转型的新亮点。在“一带一路”倡议实施过程中，基础设施建设的投入无不体现着材料的基础支撑。

近年来材料科学的发展中，以功能材料最活跃。例如，发光材料几年间便以显示器屏幕的形式走进千家万户。社会向智能化方向发展，材料也有向智能化推进的趋势。人工微结构材料在力、热、光、声等方面表现出特异性能；在微电子向纳电子发展过程中，碳纳米管、石墨烯有可能补充硅基材料的不足；在拓扑绝缘体中发现反常霍尔效应，为解决集成电路热效应问题投下一缕阳光。结构材料的高端应用也进行了艰难的推进。钛铝金属间化合物具有轻质高强的优点，在解决了工艺成型的难题之后，已经在航空发动机的风扇叶片中占有一席之地。

中国改革开放引发经济建设热潮，基础设施建设规模迅速扩大，水平迅速提高；传统基础材料的产能举世无双。这些都在一定 程度上推动了材料科学的发展。在 2012 年完成中国科学院技术科学部设立的“材料科学学科发展战略研究”专题咨询项目的基础 上，2014 年中国科学院和国家自然科学基金委员会又联合组织了下一阶段材料科学发展的战略研究。2007 年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）和美国前副总统弋尔获诺贝尔和平奖，引起人 们关于人类对环境干预影响社会经济发展的关注。在这种情况下， “中国学科发展战略 材料科学”研究组首先关注材料的可持续发展，在金属材料领域和能源材料领域挑选热点进行阐述。此外，研 究组还关注前瞻性、战略性的材料，如多铁性材料、碳基纳电子材 料、人工微结构材料、拓扑量子材料等。

本书是材料科学领域各方专家合作编写的成果。具体编写分工为：中国科学院金属研究所叶恒强、李守新，北京大学物理学院沈波撰写第一章绪论；中国科学院金属研究所卢柯撰写第二章梯度纳米结构材料；中南大学材料科学与工程学院张新明、邓运来、张勇撰写第三章高强铝合金；中国科学院金属研究所杨锐撰写第四章钛铝金属间化合物；清华大学化学系邱勇撰写第五章有机发光材料； 南京大学超导物理和材料研究中心闻海虎撰写第六章新型高温超导材料；清华大学材料学院南策文撰写第七章多铁性材料；北京大学信息科学技术学院彭练矛、张志勇、王胜、梁学磊撰写第八章碳基纳电子材料和器件；南京大学祝世宁、彭茹雯、卢明辉、刘辉，同济大学李保文，中国科学院半导体研究所郑婉华撰写第九章人工微结构与超构材料；清华大学物理系何珂、薛其坤撰写第十章拓扑量子材料与量子反常霍尔效应；中国科学院金属研究所李守新、任卫军、李峰、杨柯、谭丽丽、冼爱平撰写附录一；中国科学院金属研究所冼爱平撰写附录二。

世界的变化日新月异，材料是推动社会进步和经济发展的物质基础，因此材料的创新走在时代变革的前沿。留在书本中的知识虽然跟不上现实发展的步伐，但思想的汇聚会为材料科学的发展指明方向。本书作者将和广大材料科学领域的科技工作者一起，为材料科学的发展和社会的进步继续努力前行。

 

本书编写组

2020年 2月

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