PDF《自然材料与地球科学1》

doi:?10.

3799/dqkx.2019.955? 自然材料与地球科学1 马岳韬 1      高平平 2*

1 西南交通大学材料科学与工程学院,成都,611756;

 

2 西南交通大学地球科学与环境工程学院,成都,611756  摘要:地球是一个由无机材料、有机材料和生物材料组成的巨系统,也是一个运行了

46 亿 年的材料合成与加工的巨型工厂,蕴含了丰富的材料组成、结构、性能、制备工艺和使役等一体 化信息.如何向大自然学习,获得大自然的材料密码,以提高人类对新材料的预测能力和制造能 力,是材料科学值得关注的新方向.本文系统综述了地球系统中元素、自然矿物材料、自然生物 材料的种类和分布, 阐述了自然界普遍存在而稳定的核壳复合结构以及超浸润性的表面结构, 揭 示了分选与压实、熔铸与烧结、冷凝与烘烤等自然材料的加工工艺,初步搭建自然材料学的研究 构架,为自然材料信息库的建设提供参考. 关键词:自然材料;

地球系统;

分类;

 结构;

工艺 中图分类号:TB303  收稿日期:2019-01-30 Natural Materials and Earth Sciences MA?Yuetao1 ? ? ? GAO?Pingping2 ? 1?School?of?Materials?Sciences?and?Engineering,?Southwest?Jiaotong?University,?Chengdu,?611756? China;

? ? 2?Faculty?of?Geosciences?and?Environmental?Engineering,?Southwest?Jiaotong?University,?Chengdu,? 611756?China? Abstract:Theearthisagiantsystemcomposedofinorganicmaterials,organic materials and biological materials and a huge factory for material synthesis and processingthathasbeenrunningfor4.6billionyears.Itcontainsabundantintegrated information of material composition, structural properties, preparation process and service. How to learn from nature and obtain the key codes of natural material to improvethepredictionabilityandmanufacturingabilityofnewmaterials? Thisisa newresearchfieldworthyofattentioninmaterialscience.Inthisstudy,thetypesand distributionofelements,naturalmineralandnaturalbiologicalmaterialofearthsystem were systematically summarized, the core-shell structure in different scale and superwettability surface structure in different type  in nature were discussed, the preparing and processing technologies of natural inorganic materials, such as separation and compaction, casting and sintering, condensation and baking, were analyzed.TheresearchframeworkofNaturalMaterialogywaspreliminarilyestablished.

1 第一作者:马岳韬(1998-),本科在读材料科学与工程专业,[email protected],13476813157 *通讯作者:高平平(1975-), 副教授,地球科学与环境,[email protected],028-66366362 基金项目:国家自然科学基金项目(40302033) The results of this study will be able to provide a reference for the construction of naturalmaterialsdatabaseinearth. Keywords : Natural Materials ;

 Earth System ;

 Classification ;

 Structure ;

 ProcessingTechnologies  材料是人类赖以生存和发展的物质基础,而人类利用和开发材料的历史,就是一部 人类进化和社会文明进步的历史.材料的信息化、绿色化和智能化正成为推动生态文明 建设的主要动力之一.计算材料学(ComputationalMaterialsScience,CMS)有望从 原子、晶格和样品等多个尺度,对材料的组成结构与性能、制备工艺与使役等进行有针 对性地设计、评价、表征与仿真模拟(中国科学院,2013);