材料简史及材料未来：材料减量化新趋势作者简介

瓦茨拉夫·斯米尔（VACLAV SMIL）从事能源、环境和人口变化、食物生产及营养、技术创新、风险评估和公共政策领域的跨学科研究。他已经出版了30多本专著，发表了500多篇论文。

斯米尔是曼尼托巴大学特聘的荣誉退休教授，加拿大皇家学院（科学院）研究员，第一个被美国科学促进会授予科学和技术公众普及奖的非美籍学者。

2001年，斯米尔入选《国外政策》杂志评选的全球思想家50强。

著有《美国制造》《收割生物圈》等畅销书

这个丰饶的世界还有多少材料可供消费？相对“去材料化”是否会导致材料需求量的绝对减少？《材料简史及材料未来》这本书对上述问题及与此相关的诸多问题进行了探索和解答。

斗转星移，现代社会已经完全依赖于前所未有的材料流。当前，即便是拥有最高效的生产流程和最实用的循环系统，“去材料化”的效率也不大可能足以抵消由于人口的持续增长和生活水平的不断提升，所引发的对材料需求的不断增加。本书探讨了现代经济的成本依赖现象及其“去材料化”的内在潜质。

本书考察了整个人类历史进程中出现的各种重要材料提取、生产及主要应用的历史变迁。同时，该书翔实研究了推动生产力大发展的重要材料的提取、加工、合成、精修和配送，以及能源成本和环境因素对材料消费增长的影响。最后，本书以“未来展望”作为全篇总结，探讨了“去材料化”的前景和材料科学的潜在约束。本书的跨学科主题为具有资源经济学、环境学、能量分析、矿物地质学、产业组织学、制造业及材料科学等研究背景的读者提供了颇为实用的观点。

序言/毛伟明（工业和信息化部副部长）

比尔盖茨读书笔记 // XI

前言：为何？如何？ // XVII

内容概览 // XXI

一路走来 // 001

1. 生物使用的材料 // 002

2. 史前材料 // 009

3. 古代和中世纪材料 // 015

4. 近代早期材料 // 027

5. 创建现代材料文明 // 035

6. 20 世纪的材料 // 048

最重要的事 // 066

1. 生物材料 // 067

2. 建筑材料 // 079

3. 金属 // 088

4. 塑料 // 096

5. 工业气体 // 103

6. 肥料 // 111

7. 电子材料 // 115

材料流 // 121

1. 材料流统计体系 // 124

2. 美国的材料流 // 130

3. 欧洲数据 // 139

4. 中国现代化进程中的材料 // 144

5. 材料能耗成本 // 151

6. 生命周期评估 // 169

7. 循环利用 // 185

材料减量化新趋势 // 197

1. 材料绝对减量化 // 199

2. 材料相对减量化：具体重量减少 // 203

3. 材料减量化的结果 // 216

4. 现代经济中的材料相对减量化 // 232

5. 正在降低的能源密度 // 243

6. 脱碳和脱硫 // 258

材料的未来 // 267

1. 自然资源 // 270

2. 减少浪费 // 281

3. 新材料和材料减量化 // 288

4. 根本背离的可能性 // 295

译者后记 // 310

附录 A ：单位和倍数单位 // 312

附录 B ：美国材料产量、GDP 和人口（1900—2005）// 313

附录 C ：全球污染、经济生产、食物产量、主要 材料和燃料（1900—2010）// 314

附录 D ：2010 年主要材料的全球能源成本 // 315

附录 E ：脱碳和脱硫含量 // 316

参考文献 // 3172100433B

60年代末，美国布鲁海文国家实验室首先发现镁镍合金具有吸氢特性。几乎同时，荷兰菲浦实验室在研究作为磁性材料IaNi5的性能时，偶然发现LaNi₅能大量可逆吸、放氢的性能。1974年日本松下电器公司发现钛锰合金具有极高的吸氢能力。中国贮氢材料的研究始于70年代末，解决了TiTe的常温活化难题，浙江大学发展了 Mn1-x CaxNi₅系贮氢材料。

中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。1099～1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料──硅钢片（Si-Fe合金）的研制。永磁金属从 19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。随着通信技术的发展，软磁金属材料从片状改为丝状再改为粉状，仍满足不了频率扩展的要求。20世纪40年代，荷兰J.L.斯诺伊克发明电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材料，接着又出现了价格低廉的永磁铁氧体。50年代初，随着电子计算机的发展，美籍华人王安首先使用矩磁合金元件作为计算机的内存储器，不久被矩磁铁氧体记忆磁芯取代，后者在60～70年代曾对计算机的发展起过重要的作用。50年代初人们发现铁氧体具有独特的微波特性，制成一系列微波铁氧体器件。压磁材料在第一次世界大战时即已用于声纳技术，但由于压电陶瓷的出现，使用有所减少。后来又出现了强压磁性的稀土合金。非晶态（无定形）磁性材料是近代磁学研究的成果，在发明快速淬火技术后，1967年解决了制带工艺，正向实用化过渡。

在20世纪30年代中期，各国开始了吸收电磁波材料的研究，荷兰制出了第一种微波吸收材料，日本东京工业大学研制出了铁氧体，并在1932年取得了专利权。二次世界大战期间，雷达探测飞机和水面舰艇有明显进展，迫使各国千方百计寻找减少飞机和潜艇的被发现方法。其中著名的有德国的“烟囱扫描”计划，主要目的是研制吸收雷达波的材料，用以装备潜艇的通气管和潜望镜，共研制出两种材料“韦许”(wesch)和“朱曼”(Jnuman)，厚度分别为7．6mm和76mm。美国麻省理工学院研制出0.60～1.88mm微波吸收材料。60年代，日本东京技术学院研究铁氧体，取得很大进展。70年代中期以来，日本、美国及前苏联等国已研制出3．2～20GHz系列的微波吸收材料，并用于多种军事装备隐身材料。这个时期是隐身技术和微波吸收材料全面发展和推广应用阶段。美国已研制多种结构型微波吸收材料，如美国爱摩逊·卡明公司研制成的SF—RB材料厚度为3～5mm；洛克威尔公司研制出复杂蜂窝状物。美国还研制成RAc0材料，厚度为10～20mm，反射频率2～15GHz。

80年代中期以后，中国的微波吸收材料的研制已有很大进展。