最后，必将把微观与宏观整体地联系起来，即把分子、细 胞、个体、群体、群落等生命不同结构层次作为一个有机 系统进行深入研究。因此，分子生物学、细胞生物学、脑 科学和生态学仍然是人们关注的焦点。
14
1.1 生命科学将成为 自然科学的带头学科
DNA分子是双螺旋结构，其螺旋的骨 架是由核苷酸的糖（脱氧核糖）和磷 酸相结合而成的，从彼此反向的两根 螺旋分别伸长开来的碱基相互结合而 形成双螺旋
碑。人类所有的文明进程都是以他们使
用的材料来分类的。
STRENGTH/DENSITY(IN.X10^6)
Aramid
10
Fibers
Carbon
8
Fibers
6
Composites
4
2
Wood
Cast
Stone Brone Iron Steel
YEAR 1800 1900 2000
6
4.五次产业革命
4
第一节、概括了解材料
1. 材料的定义：
可以用来制备有用物件的物质为了某种利用的 目的而具备必要性质的物质
2. 材料的意义：
是人类从事生产和生活的物质基础 是人类文明的重要支柱 其进步取决于社会生产力和科技进步 其发展将推动社会经济和科技的发展
5
3. 材料发展的历史
材料应用的发展是人类发展的里程
用转变基因技术 繁殖的一头牛
基因技术对人类的贡献程度取决于对基因组 的研究进展。耗资数十亿美元的人类基因组 计划在2003年已经提前完成，为揭示人类的 生长、衰老、疾病、死亡的秘密打下坚实的 基础。
20
人工合成牛胰岛素 转基因鲤鱼
杂交水稻
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生物芯片技术广泛应用于科研、医疗、农业、食品、环境保 护、司法鉴定等领域。成为与晶体管芯片一样重要的产业。
蒸汽机
图为矗立在伯明翰市中心、纪
念詹姆斯·瓦特（右）等发明蒸汽
机的铜雕像
9
(4)化学工业兴起时代
20世纪
以德国为中心
柏林
煤焦化得到煤焦油等有机物，从而进行各种 反应
德国化学家拜耳 10
(5)电气和微电子产业时代
20世纪下
以美国为中心 计算机，半导体等 电与机械统一的控制论
冯·诺伊曼
高温超导体
(1)石器时代：
300,000 BC — 3,500 BC
钻木取火
燧石，一种容易制成工具 的石头
新石器时代陶绘
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(2)青铜器时代
3,000 BC — 十六世纪 青铜：铜和锡的合金
蟠龙方壶
素身铜爵
越王勾践宝剑
8
(3)蒸汽机时代
1600AD-20世纪
以英国为中心，瓦特发明了蒸汽机 铸铁，铁金属
伦敦塔桥
植物细胞结构
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1.1.3脑科学将代表生命科学发展的一个高峰
关于大脑功能的研究，已经成为现代科学最深奥的课题，也 是最难攻克的科学堡垒。为了探索人脑奥秘，攻克各种疾病， 开发人工智能技术，欧美等国家纷纷制定了脑科学研究的长 远计划，并宣布21世纪是“脑科学时代”。
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1.2生物技术
21世纪科学技术的核心是生命科学。 以基因克隆和重组技术日趋成熟, 在 农业、工业、医药和疾病防治景， 对人类的生活将产生重大影响
新型能源科学
环境科学 海洋科学 宇航科学
此八大领域均与材 料的重要性有关
安全科学
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1.生命科学和生物技术
21世纪的生命科学将向最基本的、最复杂的微观和宏 观两极发展： 一方面分子生物学和量子生物学将广泛地向其分支
学科领域渗透 一方面生态学又向研究具有复杂功能的生态系统乃
至生物圈方向发展。
生物芯片
生物芯片技术是通，将生命科学领域中不连续的分析过程集成于硅芯片或 玻璃芯片表面的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白 质、基因及其它生物组分的准确、快速、大信息量的检测。
芯片
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(6)新时代来临的预兆
21世纪
生命科学和生物技术的发展 包括纳米材料在内的新型材料的发展
据专家估计本世纪20年代人 类将迎接下一个经济时代，即生 物技术经济产业时代的到来
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第二节、当今世界科技发展的现状和趋势
21世纪人类面临的八大领域：
生命科学与生物技术
信息科学与工程
材料科学与工程
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1.1.1分子生物学将在生命科学中保持主流地位
基因组学
20世纪末，人类基因组全部测试工作基本完成预示着新世纪 生命科学必将酝酿着一系列新的宏大突破。
这个计划与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登 月计划并称20世纪人类三大科学计划。
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蛋白质组学:
以基因组全序列为基础，从整个基因组及其全套蛋白质产物的结构 -功能出发去了解生命活动的全貌。 人类基因组计划的成功实施，为了真正破译、读懂遗传信息，各国科 学家随即将生命科学的战略重点转到以阐明人类基因组整体功能为目 标的功能基因组学上。这样蛋白质自然成为新的研究焦点。以研究一 种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学 自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研 究的战略制高点。
2001年以来，国际人 类蛋白质组组织 (HUPO)正式成立
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1.1.2细胞生物学还作为生命科学的基础科学继续发展
细胞是生命的基本单位，细胞的特殊性决定了个体的特殊性，因此， 对细胞的深入研究是揭开生命奥秘、改造生命和征服疾病的关键。
动物细胞结构
现代细胞生物学从显 微水平，超微水平和 分子水平等不同层次 研究细胞的结构、功 能及生命活动。在我 国基础学科发展规划 中，细胞生物学与分 子生物学，神经生物 学和生态学并列为生 命科学的四大基础学 科。
材料结构与性能（Ⅱ）
-现名为“聚合物结构与性能”
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学习这门课的要求和建议
1. 这门课涉及的方面很广，对知识多方面的了解非常必要， 所以在学习过程中要广泛的阅读各方面的参考书
2. 因为课程内容较深，需要大家集中精力来领会讲课的实 质，勤记笔记，多思考，真正掌握课程的内容
3. 为了使大家能够深入了解课程的内容，课堂上提问多， 大家随时准备回答问题，回答的对错不影响学习成绩， 大胆的发表自己的看法
4. 期末考试是闭卷考试，但是考前提供复习提纲以便大家 更深入的学透课程的主要内容
5. 最后按笔记和考试情况打分
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课程大体目录
序言 第一章 物质世界的普遍规律及其层次结构 第二章 元素周期律和元素的基本特征 第三章 凝聚态材料的形成（包括四大材料）
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序言
材料科学与工程和当代 科技发展的关系