材料科学是什么?
简单地说,材料就是构成事物的“原料”;而材料科学则是研究这些“原料”的科学,它涉及物理、化学、生物、医学等诸多学科领域,是研究材料的组成、结构、性能及其相互关系的科学 举个例子:我们身体里有细胞,细胞由细胞质和细胞器组成,细胞质中有各种酶和各种离子,它们通过相互作用来维持细胞的正常功能和状态。这就可以理解为细胞是个器官(功能单位),细胞质是它的组成部分(结构单位),而其中的酶和离子就可以理解为我们身体里的各种物质了——这就是一种简单的分解。
而在材料科学里,我们也可以构建这样一个模型来解释材料:材料是由分子组成的,而大分子的聚合形成了高聚物,高分子的高聚物形成了所谓的“材料”,而构成所谓“材料”的基本单位也就是高分子!这样我们就可以把材料简化成如图所示的模型——它是可逆的。
这个模型可以应用于各种各样材料的研究,比如橡胶、塑料、纤维等高分子材料,金属、陶瓷、半导体等材料,甚至可以说人类的皮肤、肌肉、骨骼……都是这种模型的应用,因为人的体内也有各种各样的分子存在。 所以学习材料科学就是了解这种可逆变化的整个过程——从简单到复杂,从无机到有机,从固态到液态……最终掌握变化过程中各个阶段的性质以及它们的关系,最终实现可控性制造。这也是科学的研究过程。