为什么各行业都非常重视材料创新？

导读：材料研究不仅事关“你、我的钱袋子”，还是促进我国经济发展、社会进步和国防安全的基础工程。计算机技术与新材料探索的深度融合，将共同推动我国新能源汽车、商用客机、军用飞机等领域向高端化发展。本文将介绍材料创新的意义，以及相关计算机辅助工具的应用。

材料创新的历史演变

        过去，船只都是用木材建造的。1670 年，海军造船师安东尼·迪恩建造了第一艘主要由铁制成的皇家船只。据说他使用了未经授权的技术和未经批准的材料。幸运的是，迪恩获得了查理二世国王的支持，此后多年，这种材料在海运工程中产生了重大的影响。

       迪恩决定用铁代替木材，有一个“推动因素”——可能是由于1666年伦敦大火导致木材短缺。这意味着造船材料的变化是由于原材料的短缺引发的。

       在那之后，铁在18世纪中后期取代了木材。而到了19世纪，钢因其重量轻、抗拉强度高的特性取代了铁，这使得船只可以装载更多的货物。这一时期材料的变化是由于对材料性能的要求引发的。

        在材料的发展和演变过程中，我们有时会把同一种材料做得更好，有时会用另一种材料取而代之。

        在21世纪的今天，我们用塑料代替金属来制造汽车。工程师在设计的时候，需要确保替代塑料能够满足车辆所需的抗冲击性和抗拉性。事实上，与金属相比，如果设计得当，塑料部件可以更好地吸收中度碰撞产生的能量。例如，塑料保险杠比金属保险杠更有助于在碰撞中保护行人和骑自行车的人。通过塑料部件代替金属部件，汽车整体重量可以减轻10%，燃油经济性可以提高6%～8%。随着燃油效率的提高，排放量也将减少。此时材料的变化是由于人类在追求与自然的和谐共处引发的。

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