導(dǎo)讀：材料研究不僅事關(guān)“你、我的錢袋子”，還是促進(jìn)我國經(jīng)濟發(fā)展、社會進(jìn)步和國防安全的基礎(chǔ)工程。計算機技術(shù)與新材料探索的深度融合，將共同推動我國新能源汽車、商用客機、軍用飛機等領(lǐng)域向高端化發(fā)展。本文將介紹材料創(chuàng)新的意義，以及相關(guān)計算機輔助工具的應(yīng)用。

材料創(chuàng)新的歷史演變

        過去，船只都是用木材建造的。1670 年，海軍造船師安東尼·迪恩建造了第一艘主要由鐵制成的皇家船只。據(jù)說他使用了未經(jīng)授權(quán)的技術(shù)和未經(jīng)批準(zhǔn)的材料。幸運的是，迪恩獲得了查理二世國王的支持，此后多年，這種材料在海運工程中產(chǎn)生了重大的影響。

       迪恩決定用鐵代替木材，有一個“推動因素”——可能是由于1666年倫敦大火導(dǎo)致木材短缺。這意味著造船材料的變化是由于原材料的短缺引發(fā)的。

       在那之后，鐵在18世紀(jì)中后期取代了木材。而到了19世紀(jì)，鋼因其重量輕、抗拉強度高的特性取代了鐵，這使得船只可以裝載更多的貨物。這一時期材料的變化是由于對材料性能的要求引發(fā)的。

        在材料的發(fā)展和演變過程中，我們有時會把同一種材料做得更好，有時會用另一種材料取而代之。

        在21世紀(jì)的今天，我們用塑料代替金屬來制造汽車。工程師在設(shè)計的時候，需要確保替代塑料能夠滿足車輛所需的抗沖擊性和抗拉性。事實上，與金屬相比，如果設(shè)計得當(dāng)，塑料部件可以更好地吸收中度碰撞產(chǎn)生的能量。例如，塑料保險杠比金屬保險杠更有助于在碰撞中保護(hù)行人和騎自行車的人。通過塑料部件代替金屬部件，汽車整體重量可以減輕10%，燃油經(jīng)濟性可以提高6%～8%。隨著燃油效率的提高，排放量也將減少。此時材料的變化是由于人類在追求與自然的和諧共處引發(fā)的。

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