История материаловедения: от древности до современности
Материаловедение — это наука, которая изучает свойства, структуру и применение различных материалов. С момента появления человечества материалы играли ключевую роль в развитии цивилизаций. Более качественные материалы для создания инструментов и оружия позволили людям расширять свои горизонты, завоевывать новые территории и развивать культуру. Достижения в обработке материалов, такие как производство стали и алюминия, продолжают оказывать значительное влияние на общество и сегодня. Историки отмечают, что целые эпохи в истории человечества определялись преобладающими материалами, такими как камень, бронза и железо.
На протяжении большей части истории человечества контроль над материалами осуществлялся с помощью алхимии и эмпирических методов. Однако с развитием химии и физики возникло междисциплинарное изучение материаловедения, которое стало основой для понимания того, как различные материалы использовались и развивались на протяжении истории Земли. В современном мире термин «Кремниевый век» иногда используется для обозначения текущего периода, который начался в конце 20-го века и продолжается до наших дней.
Предыстория материаловедения
Разные культуры оставили после себя материалы, которые служат единственными записями о их существовании. Археологи используют эти материалы для определения и различения народов. Прогрессивное использование более сложных материалов позволяет лучше понять, как развивались различные культуры. Например, в каменном веке люди были ограничены теми камнями, которые могли найти или получить через торговлю. Использование кремня около 300 000 лет до нашей эры считается началом использования керамики. Полированные каменные топоры стали значительным шагом вперед, так как они позволили использовать более разнообразные камни в качестве инструментов.
Каменный век
Использование материалов началось еще в каменном веке. Люди использовали такие материалы, как кости, волокна, перья, панцири, шкуры животных и глину для создания оружия, инструментов, украшений и жилищ. Самые ранние инструменты относятся к эпохе палеолита, известной как Олдован. Это были простые инструменты, созданные из расколотых камней, которые использовались для сбора пищи. В мезолите инструменты становились более сложными и симметричными, с более острыми краями. В неолите началось развитие сельского хозяйства, что привело к созданию новых орудий для обработки земли. Ближе к концу каменного века люди начали использовать медь, золото и серебро, хотя из-за мягкости этих металлов они в основном использовались для церемониальных целей и украшений.
Бронзовый век
С открытием меди стало очевидным, что этот материал обладает уникальными свойствами, такими как эластичность и пластичность, что позволяло ковать его в полезные формы. Однако медь была слишком мягкой для широкого применения. В результате экспериментов с добавками к меди был создан новый металлический сплав — бронза, который стал более твердым и прочным. Бронза изначально состояла из меди и мышьяка, образуя мышьяковистую бронзу.
Железный век
Обработка железа стала популярной примерно с 1200 года до нашей эры. В 10 веке до нашей эры на Ближнем Востоке началось производство стекла. В 3 веке до нашей эры в Индии была разработана сталь вуц — первая тигельная сталь. В 1 веке до нашей эры в Финикии процветали стеклодувные технологии, а во 2 веке н. э