把人类探索材料文明的7000年压缩到1天：看完怀疑人生

一张图看懂材料发展史

材料，是人类文明的基石。

若以青铜器时代为起点，把约7000年的材料文明发展历史压缩到一天，钢铁、橡胶这些目前最常见的材料出现在几点几分？

9点？15点？

如果把7000年的历史压缩到1天里，很明显时间加速了。

在这一天里，每一秒相当于30天，每一个小时相当于291年。

在这一天里，由于材料的发展，人类社会生产力所经历的天翻地覆的变化，足以让你震惊。

人类在寻找石器时发现了铜矿石，开采后砸碎筑炉冶炼，制成食器、水器，农器工具与兵器，从此人类步入青铜时代。夏（BC2070~BC1600）是中国第一个王朝，虽国际上还有争议，但夏代青铜器及相关技术，已属于成熟的材料技术，这也是文明时代开始的重要特征。

老祖先们利用高温热源冶炼出陨石中的铁，发现将其加热后会流动有可塑性，还越敲越强硬，于是，最适合制造工具的材料诞生了。我国最早在商代（约公元前1300年前）已经有应用陨铁的记录。

中国东汉的陶匠对陶器加以改善并制造出瓷器。从三国两晋南北朝到唐代，制瓷材料和工艺技术不断发展。瓷器在宋代达到高峰，这时期著名的汝、官、哥、定、钧五大名窑，各领风骚。

逐渐地，陶瓷凭借着它的特质，成为了中国文化的图腾之一和国力的展现。

古罗马时期，人们把石灰和火山灰搅拌一下，制出建筑原料“罗马砂浆”，它就是水泥的前身。

19世纪后，由于大量的工业与民用建筑的兴建，各国竞相开发耐水建筑材料，水泥的兴起就在此时。1824年英国工匠约瑟夫·阿普丁发明的水泥，水硬性好、强度高、原料丰富、价格便宜，堪称无机非金属材料领域最重大的发明。

随着技术的进步，人们发现铁里面碳元素的含量可以影响铁的性质，基于此原理钢诞生了，并伴随蒸汽机的发明掀起了惊天动地的工业革命。随后，新的冶金方法不断出现，人类社会从大规模生产钢铁时代，转向高质量钢时代。

现在被称作高分子材料或聚合物材料中的一大类是天然材料，这就是橡胶。大约在11世纪，南美洲人就已使用橡胶球做游戏和做祭祀了。

但是橡胶真正成为一种实用材料，是在美国化学家古德伊尔研究成功硫化工艺之后才实现的。硫化橡胶后来被投入工业中用作轮胎，应用于自行车和汽车，解决了振动和颠簸的问题。

进入电气化时代，人们发明了发电机、电动机，同时制造了各种电器仪表，这时就有了永磁材料的需求。发展至今，其应用已经渗透到了国民经济和国防的各个方面。

从20世纪初的软磁材料、永磁材料和超导材料研究发明开始，功能材料已经崭露头角。

德国化学家阿道夫·冯·拜耳首次合成酚醛树脂，这是人类最早实现工业化的合成树脂，也是合成粘胶剂领域用途最广的品种之一。

随着台球在在西方国家的盛行，一名印刷工人发明了第一种人工合成塑料-赛璐珞，取代了原本制作台球的昂贵且稀少的象牙。

这其实是最早塑料工业的雏形，“合成材料”赛璐珞的诞生，开启了真正的人工合成材料的大门。

美国工人用钨来冶炼钢材，制作出了耐高温、耐磨且强度高的硬质合金，它是世界上第一种人工合成硬质材料。

硬质合金的应用，不只作为金属切削工具，也扩展到矿物挖掘、耐磨模具和冷加工工具等。圆珠笔刚发明时，还被建议用作“笔珠”。

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铝是地壳中含量第一的金属元素，铝材料的开发极具典型性，此中做出贡献的任务可列出极长的名单。铝合金，比钢铁更轻且比强度更高的材料，后来成为了重要的航空结构材料，飞机从此变得便宜，加速了文化互动。

第一次世界大战期间，冶金学家布雷尔利受雇钻研合金以便改良枪管，意外制作出世界上第一块不锈钢。而后人们将其做成餐具，舌头再也不会因为餐具的味道而受罪了。

“不粘锅”随着“塑料王”特氟龙的发明而诞生，为无数现代家庭主妇带来了便利。

1935年美国杜邦公司卡罗塞斯博士等完成了三大合成材料之一——人造纤维尼龙的发明。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新，而且是工程塑料的第一品种，拥有“像蛛丝一样细，像钢丝一样强，像绢丝一样美”的赞誉。

当钢铁迅速发展的时候，陶瓷和玻璃被丢入大工业生产里用作原材料，而不再仅仅是个容器。建筑师运用大规模生产的结构钢和平板玻璃，创造出新的都市生活形态。

经过20世纪初开始的50多年的探索，镍基高温合金有了巨大进步。在世界先进航空发动机研制中，高温合金用量已占到发动机总量的40%-60%。

高分子、陶瓷、金属都有难以克服的弱点，1930年代末，纤维化使人们找到克服这些弱点的新途径——由纤维构成复合，担起重任的竟是平时脆弱不堪的玻璃。由于玻璃纤维增强塑料的发明，从此出现了复合材料这一名词。

随着在硅晶片上印刷复杂电路的技术发展，铁氧体等磁性材料和半导体材料使无线电技术的进步飞快，这样你才可以跨时空地“网聊”。

英国Hardold Ridley等人共同设计了第一枚人工晶体，并在伦敦为病人进行植入，使得治愈白内障成为了可能。

光伏材料把阳光转化为源源不断的能量。从太阳能电池在空间卫星的供能领域首次得到应用，时至今日小至自动停车计费器的供能、屋顶太阳能板，大至面积广阔的太阳能发电中心，光伏在发电领域的应用已经遍及全球。

钛合金和“最轻金属材料”镁合金的成功研制，促进了航空工业和汽车工业快速发展。

碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维逐一问世，基于它们强韧与坚固的特点，被广泛用于制作宇航服和防弹衣等。

锆合金制成的包壳材料用于核反应堆的燃料组件，大大提高了核电站的安全性和可靠性，促进了核工业的稳步发展。

五大工程塑料诞生，以塑代钢、以塑代木成为了国际趋势，随后又相继诞生了特种工程塑料、导电塑料等功能塑料，以满足工业发展的要求。

非晶合金变压器带来了卓越的节能与环保效益，打破了传统变压器产能过剩的局面。

不仅在医疗领域，形状记忆合金因其特殊的记忆效应，在机械、电气、航空、能源等领域发挥着奇妙的作用。

液晶材料自1850年发现以来，经历了一个多世纪漫长的研究和开发过程才最终广泛应用于笔记本电脑和掌上计算机等显示设备，丰富了我们的娱乐生活。

高温超导体取得巨大突破，以液态氮代替液态氦用作超导制冷剂获得超导体，使得超导材料开始走向大规模开发应用。

随着移动通信的飞速发展，以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网逐渐兴起，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的第二代半导体材料开始崭露头脚。

耐热性能优异的碳-碳复合材料被应用于飞机上的摩擦部件，更好地保障了飞机的刹车性能，现也广泛应用于工业耐热领域。

孔隙度高达90%的泡沫金属具有优异的冲击能量吸收特性，被广泛应用于航天航空、石油化工、建筑交通等领域。

内部体积99%由气体构成的气凝胶，可以承受相当于自身质量几千倍的压力，隔热保温性能优越，是航天探测中不可替代的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行绝缘。

SiC、GaN等第三代半导体材料满足了现代电子技术对高温、高压、高频、高功率以及抗辐射等新要求，在众多战略性行业应用中可以降低50%以上的能量损失，最高可以使装备体积减75%以上，对人类科技的发展具有里程碑式意义。

……

人类始终走在发明和创新的道路上，

00：00点过去，

新的一天即将开启，

新材料的发展将往何处去，

它们将如何改变我们的生活？

- END -P.S.文中时间点均为粗略计算，如有不当之处敬请谅解