材料与人类文明发展
1972，河北北藁(gǎo)城台西村商(BC 13世纪)中期遗
址出土铁刃青铜钺 刃部是陨铁加热锻造而成
用陨铁锻造成薄刃，浇铸青铜柄部而成
“中华第一剑”
1977,北京平谷县出 土。长8.7cm
1990，河南三门峡虢[guó]国墓(虢季墓)出土，剑长20cm，茎长13cm。西周晚期 剑柄是一株竹子。竹子已拔出数节，数支螺旋上冲的叶片盘旋直入铁质剑身
材料与人类文明发展 青铜：第一种合金
古称金或吉金，是红铜与其它元素(锡、镍、铅、 磷等)的合金
中国青铜时代大致对应夏商周至秦汉，约2000年
春秋战国时期，齐国工匠写成[考工记]，提出[金 有六齐]，是世界科技史上最早的冶铜经验总结
Gefuding Gui, Late Shang 戈父丁簋
夏钺(yuè)
第一章 绪论
两个问题
人和动物的本质区别? 人可利用工具从事生产、生活，积累经验，创造财富，进而制造更先进的工具
制造工具时，材料是必需的 然而，不是所有的物质都能用于制造工具
什么是材料？
具有一定性能，可用来制作器件、构件、工具、装置等的物质
简单地说，材料是人类可用来制造有用器件的物质
材料是人类社会进步的里程碑
材料与人类文明发展
人类文明的进化时代，以材料的使用来划分
人类社会先后经过了7个不同的文明时代
公元前10万年 公元前3000年 公元前1000年 公元前0年 1800年 1950年 1990年
石器时代 青铜器时代 铁器时代 水泥时代 钢时代 硅时代 新材料时代
材料与人类文明发展
石器时代 (Stone Age) BC 400,000 ~ 4,500 主要以石头、骨头、木制作简单的工具
材料与人类文明发展
人类文明进程的划分依据是什么 ? 所使用的、占主导地位的材料
石器时代、铜器时代、铁器时代、钢铁Hale Waihona Puke 代、合成材料时代、复合材料时代……
历史上，人们将石器、青铜器、铁器等当时的主导材料作为时代的标志， 称为石器时代、青铜器时代和铁器时代
近代，材料种类极其繁多，各种新材料不断涌现，很难 用一种材料来代表当今时代的特征：新材料时代
有考古证据指出，铁是当时炼铜生成的副产品，称海绵铁 对当时的冶练技术来说，不可能大量生产 (昂贵)
最早进入铁器时代的是西台(Hittite，赫梯)帝国，约BC 1400掌握了冶铁技术
BC1200，中东各地广泛运用铁，但并未取代青铜的主导地位
BC 1000，欧洲出现铁制工具，可能是由小亚细亚西传而来 BC 800， 尼德兰出现铁制工具
战国铁犁头
战国铁锄
战国凹形铁锄 (长沙砂子塘)
材料与人类文明发展
铁器时代与之前时代的主要区别在于，农业发展、宗教信仰与文化模式 实际所说的铁器时代，指的是早期阶段
最先使用铁器的是古埃及、苏美，BC 4000已极少量使用铁器
但多由陨石得到，而非由铁矿提取
BC 3000~2000，小亚细亚、埃及、美索不达米亚越来越多地由陨石提练铁，多于礼仪
美洲、大洋洲，没有铁器时代，铁由欧洲人传入
材料与人类文明发展
中国是世界上利用铁最早的国家之一
19000年前，周口店“山顶洞人” 使用赤铁矿粉作为赭红色颜料，
涂于装饰品上，或随葬撒在尸体周围。为天然矿物颜料利用 的开端
新石器时代(距今10000~4000)兴起制陶业，发明绘制各种风格的 彩陶。绘制赭红色彩陶的原料就是赭石(赤铁矿)
材料与人类文明发展
铁器时代(Iron Age) BC1000 — 人类使用铁来制造工具和武器
BC1450 铁制车轮
Silla iron armor, Three Kingdoms of Korea, AD300
AD1500 廉价的冶铁业
材料与人类文明发展
Pu with openwork interlaced dragons design, Late Spring and Autumn, Shanghai Museum
物质基础 主要标志
古代，材料首先用于统治阶级的生活、祭祀、战争
新材料的发展与应用，取决于 ✓ 工匠经验的积累 ✓ 先进武器、精美祭器的需求 ✓ 严酷的管理制度
现代，材料广泛用于民众的生活、生产
新材料发展的动力，源于 ✓ 科学的知识体系 ✓ 不断更新的制造业技术（苹果的推介） ✓ 人们对高品质生活、高性能器具的追求
陶器(Pottery)
陶器的出现,是人类跨入新石 器时代的重要标志之一
燧石：神奇的石头
材料与人类文明发展
青铜时代(Bronze Age) BC 4,500 ~ 1,000 大量使用青铜工具、青铜礼器的时期
从矿石中提炼铜 — 冶金业的黎明
埃及古墓壁画 是人类冶金业的最早纪录之一
人类学会了用炭加热铜，造出纯度更高的铜 把铜、锡矿石熔合，得一种坚度高的合金-青铜，以青铜来造出各种武器
材料科学与人类文明
宋义虎 高分子科学与工程学系
课件下载方法
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课程内容
第一章 绪 论 第二章 材料使用简史：材料使用史(文明划代史)；中华文明在材料史上的定位 第三章 材料与材料科学：材料分类、选用原则、材料科学 第四章 材料结构基础：键、晶体结构与缺陷、合金 第五章 材料性能基础：热、导电、超导、介电、光学、磁、力学 第六章 常用结构材料简介：金属、陶瓷与璃、高分子、复合材料 第七章 信息材料：处理、传递、 存储、 显示材料 第八章 智能材料：构成、应用、种类 第九章 生物医用材料：发展简史、分类、特征与评价、常用材料 第十章 材料与环境的关系及环境材料：废旧材料处理、新材料
中国在BC 6世纪出现生铁制品
铁硬度高、熔点高，铁矿蕴含量高 相对青铜来说，铁来得便宜，可在各方面运用，其需求很快便远超青铜
东周铁器
材料与人类文明发展
水泥时代(Cement Age) 0 BC —
戈
材料与人类文明发展
三星堆 BC2800-BC800，商、周
三星堆立人像，晚商 高1.72m，底座高0.9m， 世界上最大的青铜立人像
青铜人头，高27cm
突目面具，晚商 高64.5cm，宽138cm， 眼球柱状外突长达13.5cm
材料与人类文明发展
青铜乐器
错金犀牛尊(战国)
越王勾践剑(湖北江陵楚墓出土) 注意剑纹