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材料科學50年十大進展過去50年來，材料科學領域取得了一係列重大突破，一些科研成果正在改變或者已經改變我們的生活。在所有這些進展中，究竟哪些才稱得上重要的呢？
過去50年來，材料科學領域取得了一係列重大突破，一些科研成果正在改變或者已經改變我們的生活。在所有這些進展中，究竟哪些才稱得上重要的呢？對於這樣一個專業性強的問題，《今日材料》雜誌為我們提供了一個相當中肯的答案。在征詢了編輯顧問團和業內專家的意見後，這家雜誌曾評選出材料科學50年間十大進展排行榜，上榜者不但可以讓人產生濃厚的興趣，同時也會引發人們的思考。

當然了，無論什麽樣的評選都會引發人們的爭議，更何況對材料科學。為了盡可能將這種爭議降《今日材料》在評選時采用了相對理性和平衡的做法，上榜的十大進展除了必不可少的研究某項具體的研究成果，而是一種優先選擇研究方向和製定研發計劃的方式——《國際半導體技術藍圖》

必須提醒的是，如果你認為材料科學家不過是一群沒有被讚頌過的英雄，《今日材料》評選的十大進展排行榜不會受到應有的關注，更不會引發人們的歡呼聲。說到底，這個榜單的含金量到底有多少，終還要取決於你對材料科學的態度。但不管怎麽說，《今日材料》的評選結果還是相當公平的，上榜的十大進展正在用自己的方式改變著我們這個世界。

材料科學50年間十大進展排行榜榜單如下：
1.《國際半導體技術藍圖》-The InternationalTechnology Roadmap for Semiconductors
很顯然，《國際半導體技術藍圖》(ITRS)並不是一項具體的研究發現，而是一種優先選擇研究方向和製定研發計劃的方式，但它仍舊是材料科學領域取得的重要的成就。通過製定有關創新和技術需求的目標，ITRS迫使微電子行業展開激烈競爭，而競爭的結果隻有一個，那就是進步。ITRS是科學、技術和經濟學結合的產物，很難想象還有什麽能比它更能推動材料科學的發展，無論是新材料的研發、產品的加工製造還是設備的設計都成為它的受益者。ITRS之所以成為《今日材料》的寵兒的原因在於：電子學在當今世界扮演著至關重要的角色，過去50年來，材料科學所取得的進展的體現就是半導體加工技術的不斷升級。

2. 掃描式探針顯微鏡 -Scanning probe microscopes
這種掃描隧道顯微鏡是由IBM蘇黎世研究實驗室的海因裏奇-羅雷爾和格爾德-賓寧發明的，由於這項發明，二人曾在1986年獲得諾貝爾物理學獎。掃描式探針顯微鏡是一種新型顯微鏡技術，雖然單憑這一點，它就擁有上榜的足夠資格，但更為重要的是，這種顯微鏡的解析度精確到納米。掃描式探針顯微鏡問世後不久，原子力顯微鏡便橫空出世，它的出現為人們走進納米世界打開了另一扇門，對於當前納米技術的不斷普及，它也是功不可沒。

3. 巨磁電阻效應 -Giant magnetoresistive effect
2007年，法國科學家艾伯特-費爾和德國科學家彼得-格林貝格爾因在1988年發現巨磁電阻效應榮獲諾貝爾物理學獎，因此，將它列入十大進展排行榜一點也不令人驚訝。所謂的巨磁電阻效應是指：當外磁場發生改變時，磁性材料和非磁性材料相間的薄膜層(幾個納米厚)中的電阻會發生巨大變化。
由於IBM研究實驗室的努力，巨磁電阻效應讓硬盤讀取磁頭發生了革命性變化——使用巨磁電阻技術的讀取磁頭能夠通過電流變化讀取存儲在硬盤上的磁信息。由於對微磁場高度敏感，巨磁電阻效應讓硬盤磁片實現了"大瘦身" 。這樣一來，硬盤的體積得以不斷縮小，但容量卻不斷變大。

4. 半導體激光器和發光二極管 -Semiconductor lasers and light-emitting diodes
半導體激光器和發光二極管於1962年問世，它的出現是材料科學史上的一個重要事件。如果沒有這個家夥，遠距離通訊、CD和DVD播放器、激光打印機、條形碼閱讀器以及固態照明裝置隻能是一個夢想。不得不提的是，固態照明裝置的出現能夠為降低能耗作出重要貢獻。

5. 美國國家納米技術計劃 - National Nanotechnology Initiative
2000年，克林頓總統揭開了國家納米技術計劃的神秘麵紗。這一計劃產生了巨大影響，它鞏固了納米技術這一新興領域的重要性，同時也讓這一技術成為物理學令人興奮的一個所在。國家納米技術計劃為發展納米技術提供了巨額資金，同時也為跨學科研究資金籌集方式打開了一扇門，對於世界其它國家來說，這無疑是一個不小的刺激和影響。國家納米技術計劃由26個獨立機構參與，2008年的研究預算估計在15美元左右。它是世界上納米技術研究領域大的"單一投資者" ，過去7年來共投入了70多億美元。眼下，已有65個國家製定了類似的納米技術研究計劃，業內納米技術的研發也已走在政府的前麵。2007年，全球與納米技術相關的研發經費已超過120億美元。

6. 碳纖維強化塑料 - Carbonfiber reinforced plastics
眼下，現代合成材料已經應用到生活的方方麵麵，在航空航天、交通運輸、包裝和土木工程領域，我們隨處可以看到它們的身影。在所有合成材料中，碳纖維強化塑料無疑扮演著角色。碳纖維強化塑料是由高強度、高硬度碳纖維形成的聚合無基體，不但具有較高的堅固性，而且重量較輕。早在上世紀60年代初，科學家便用人造絲、聚丙烯腈和瀝青基前體製造碳纖維。而長定向芳香族化合物分子鏈則賦予碳纖維更高的強度和硬度。基於碳纖維技術不斷發展，以及在設計、製造和建模等方麵取得的進步，合成材料得以擁有可控製的特性。盡管造價較高，並且在設計、製造和回收方麵遇到不小的麻煩，但由於擁有這種特性，碳纖維強化塑料還是得到了越來越多的使用，新波音787年客機的機翼和機身便采用了這種材料。

7. 鋰離子電池材料 - Materialsfor Li ion batteries
很難想象，如果沒有鋰離子電池，筆記本電腦和手機將變成什麽樣子——利用水電解液的充電電池不能與擁有更高能量密度的鋰電池相提並論。鋰電池是在可以滿足多方麵要求的新型電極材料的基礎上出現的，為了提高使用的靈活性，它的陰極采用了中空結構以減少重量。鋰電池材料的研究涉及化學和電氣化學，上世紀80年代，牛津大學的約翰-古迪納夫和同事經過不懈的努力，研製出負極材料LiCoO2 ，1991年，索尼公司又研製出碳正極材料，將兩種材料組合在一起，我們便得到讓便攜式設備成為可能的鋰離子電池。眼下，鋰離子電池負極材料的研發工作仍在繼續，為了保護環境並提高能量密度，研究人員放棄了有毒的Co ，而采用類似LiFeO4的三維結構。

8. 碳納米管 - Carbonnanotubes
1991年碳納米管的發現要歸功於日本電氣公司的Sumio Iijima ，但在此之前，科學家便對它進行過觀察。1985年，科學家在一次實驗中發現了一種新形態的碳——C60巴基球，雖然興奮勁兒還沒有散去，但Sumio Iijima對新富勒烯管的觀察還是引發了科學家濃厚的興趣。由於擁的特性，這些納米尺度的碳結構已經成為材料科學界熱門的話題。之所以將碳納米管排在第八位是因為：我們仍需進行大量努力才能實現它的合成、淨化、大規模生產並終組裝成相關設備。除此之外，我們尚不能製造擁有相同特性的碳納米管的統一樣品。

9. 軟刻蝕–Soft lithography
軟刻蝕技術實際上利用於一個簡單的老辦法——基於一個重複使用的印章印製圖案。這種技術可以應用到很多不同的基片上麵，無論是扁平的、彎曲的還是柔軟的。更為重要的是，這種技術成本便宜，分辨率可到納米，而且能夠被運用到生物工藝學等新興領域。微接觸印刷技術是1993年在哈佛大學喬治-懷特賽德斯的實驗室問世的。利用這種技術，我們可以印製出確定的分子圖案——組成部分的大小隻有30納米——同時也可實現有機分子的轉移。此外，微接觸印刷技術也可直接印製固態材料，進而將觸角延伸到納米加工領域。自1993年以來，微接觸印刷已經發展成一整套的印刷、製模和壓花手段，被形象地稱之為"軟刻蝕" 。所有這些手段都要使用一個彈性印章，以重複印製母板的圖案。

10. 超材料–Metamaterials
新千年之初一個令人興奮的消息便是，具有負折射率的材料實際上是存在的，它就是我們所說的"超材料" 。上世紀60年代，前蘇聯科學家菲斯拉格便預言，同時具備負滲透率和負電容率的材料便可擁有負折射率。時下，這一預言已成為現實：在穿過超材料時，光線或者微波會朝著"錯誤的方向"彎曲。一種超材料是安裝在印刷電路板格構上由金屬線和開口環構成的一個合成物，這是一種人造的由重複微型元件組成的結構，在設計上擁有特殊性質。至關重要的是，如果超材料的結構在很大程度上小於光的波長，我們仍可以用麥克斯韋的電磁理論描述它的電磁反應：細金屬線結構產生千兆赫頻率的負電反應；開口環結構產生負磁反應。2000年，加州大學聖地亞哥校的大衛-史密斯、威利-帕蒂拉和謝麗-斯庫特茲一次將這些結構組合在一起，製造出擁有負折射率的超材料。
（Source: MaterialsToday, 新材料在線整理）