[第1课]
史前材料
主题: 本讲按照时间顺序,由远及近,依次介绍了旧石器时代材料和新石器时代材料,最后介绍新时期晚期出现的铜冶金。在介绍材料早期发展的同时,重点介绍了旧石器晚期人类的第一项材料发明——弓箭,以及新石器时代具有划时代意义的材料——陶器。
[第2课]
古代材料
主题: 全球四大文明古国中,中华文明虽稍晚出现,却是连续不断,直至今天的,所以这一讲古代材料的内容以中国为主。重点介绍了有近1500年连续高度发展的夏商周青铜器、西亚最早出现的块炼铁以及中国人的发明—铸铁、古老的高分子复合材料—漆器、中国的伟大发明—瓷器,以及中国为改善铸铁,发明的若干制钢技术。
[第4课]
材料科学形成
主题: 与大规模钢铁生产兴起的同时,一个对这种材料本质的研究一直在悄然进行。铁器是在使用了3000多年之后的1781年才由瑞典化学家贝格曼,最终揭开了这个铁器成分之谜:熟铁、钢、生铁其实都是铁碳合金,其间的性能差别仅在于含碳量多少的不同。这是材料发展要依赖于科学的第一个实际例证;而对于材料力学性能的研究早在17世纪伽利略的时代就开始了,20世纪初又增加了硬度和冲击韧性;钢铁时代还开启了一个表征材料微米尺度细节的探究,这是1863年由英国的索拜开始的伟大事业。材料知识向着科学系统性迈出了一大步;不仅如此,观察材料细节的尺度向着更小尺寸深入,在电子理论与技术的支持下于1931年发明了电子显微术,10年后,使在纳米量级上了解材料细节成为可能,开拓了材料微观结构观察的新领域;伦琴发现的X射线,以及劳厄、布拉格父子的晶体衍射理论和结构分析,建立起分析材料结构的强大的方法系统;面对理论屈服强度估算的困境,位错假说凭着思辨逻辑在精彩地前行,最终在电子显微镜的直接观察面前获得了完美地证实。到了1964年终于出现了相计算方法,合金设计初现端倪。自此,形成了一个支撑材料发展的完整的、定量的“材料科学”知识体系,这是近代材料的重要特征。
[第5课]
现代材料与未来发展
主题: 现代材料纷繁复杂。本讲介绍了先进高强耐热钢、有色合金材料、工程塑料、复合材料以及高性能粉末冶金材料和先进陶瓷材料等现代结构材料的新成就和未来发展,而在现代功能材料中,主要介绍了信息材料、能源材料、催化材料、智能材料、生态环境材料、电子材料、生物材料、以及纳米材料与技术在电子、信息、能源、环境以及生命科学中的应用。本讲还介绍了材料设计理论的进展,通过材料跨尺度设计示例阐述了计算材料学对新材料研发的促进。最后从材料设计角度,阐明了未来材料的发展趋势。