超分子化學范文10篇

摘要:超分子化學是化學的一個嶄新的分支學科.綜述了超分子化學的發展歷程、超分子的化學分類、超分子化合物的合成以及應用等問題.

關鍵詞:超分子化合物;主體客體;識別作用;配位

“超分子”一詞早在20世紀30年代已經出現,但在科學界受到重視卻是50年之后了.畢業論文超分子化學可定義為“超出分子的化學”,是關于若干化學物種通過分子間相互作用結合在一起所構成的,具有較高復雜性和一定組織性的整體的化學.在這個整體中各組分還保持某些固有的物理和化學性質,同時又因彼此間的相互影響或擾動而表現出某些整體功能[1].超分子體系的微觀單元是由若干乃至許許多多個不同化合物的分子或離子或其他可單獨存在的具有一定化學性質的微粒聚集而成.聚集數可以確定或不確定,這與一分子中原子個數嚴格確定具有本質區別,把多個組分的基本微觀單元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相對于共價鍵)較弱的作用力.如范氏力(含氫鍵)、親水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分類

1.1雜多酸類超分子化合物

雜多酸是一類金屬一氧簇合物,一般呈籠型結構,是一類優良的受體分子,它可以與無機分子、離子等底物結合形成超分子化合物.作為一類新型電、磁、非線性光學材料極具開發價值[3],有關新型Keg-gin和Dawson型結構的多酸超分子化合物的合成及功能開發日益受到研究者的關注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷鉬雜多酸對苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷鉬多酸超分子膜修飾電極,發現該膜電極對抗壞血酸的催化峰電流與其濃度在0.35～0.50mol/L范圍內呈良好的線性關系.靳素榮等[6]合成了9鎢磷酸/結晶紫超分子化合物,并對其光致變色性質進行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其變藍.王升富等[7]合成了磷鉬雜多酸-L-半胱氨酸自組裝超分子膜電極,發現該膜電極對酸性溶液中的NO2-有明顯的電催化還原作用.畢麗華等[8]合成了多酸超分子化合物,首次發現了雜多酸超分子化合物溶于適當有機溶劑中可表現出近晶相液晶行為.劉術俠等[9]以Dawson型砷鉬酸、金剛烷胺為原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,該化合物具有可逆的光致變色特性,并提出了一個可能變色機理.

摘要:超分子化學是化學的一個嶄新的分支學科.綜述了超分子化學的發展歷程、超分子的化學分類、超分子化合物的合成以及應用等問題.

關鍵詞:超分子化合物;主體客體;識別作用;配位

“超分子”一詞早在20世紀30年代已經出現,但在科學界受到重視卻是50年之后了.畢業論文超分子化學可定義為“超出分子的化學”,是關于若干化學物種通過分子間相互作用結合在一起所構成的,具有較高復雜性和一定組織性的整體的化學.在這個整體中各組分還保持某些固有的物理和化學性質,同時又因彼此間的相互影響或擾動而表現出某些整體功能[1].超分子體系的微觀單元是由若干乃至許許多多個不同化合物的分子或離子或其他可單獨存在的具有一定化學性質的微粒聚集而成.聚集數可以確定或不確定,這與一分子中原子個數嚴格確定具有本質區別,把多個組分的基本微觀單元聚集成“超分子”的凝聚力是一些(相對于共價鍵)較弱的作用力.如范氏力(含氫鍵)、親水或憎水作用等[2].

1超分子化合物的分類

1.1雜多酸類超分子化合物

雜多酸是一類金屬一氧簇合物,一般呈籠型結構,是一類優良的受體分子,它可以與無機分子、離子等底物結合形成超分子化合物.作為一類新型電、磁、非線性光學材料極具開發價值[3],有關新型Keg-gin和Dawson型結構的多酸超分子化合物的合成及功能開發日益受到研究者的關注.杜丹等[4,5]合成了Dawson型磷鉬雜多酸對苯二酚超分子膜及吡啶Dawson型磷鉬多酸超分子膜修飾電極,發現該膜電極對抗壞血酸的催化峰電流與其濃度在0.35～0.50mol/L范圍內呈良好的線性關系.靳素榮等[6]合成了9鎢磷酸/結晶紫超分子化合物,并對其光致變色性質進行了探究,即合成化合物具有光敏性,漫反射日光即可使其變藍.王升富等[7]合成了磷鉬雜多酸-L-半胱氨酸自組裝超分子膜電極,發現該膜電極對酸性溶液中的NO2-有明顯的電催化還原作用.畢麗華等[8]合成了多酸超分子化合物,首次發現了雜多酸超分子化合物溶于適當有機溶劑中可表現出近晶相液晶行為.劉術俠等[9]以Dawson型砷鉬酸、金剛烷胺為原料合成了超分子化合物(C10H18N)6As2Mo18O62·6CH3CN·8H2O,該化合物具有可逆的光致變色特性,并提出了一個可能變色機理.

1超分子化學

對于有機化學來講，大部分有機分子都是基于共價鍵而形成，因此傳統有機化學都是講授某個分子內部共價鍵的形成和斷裂機制[1,2]。而超分子化學則是研究兩個或多個分子通過非共價鍵相互作用，締合組裝成具有特定結構和功能的超分子體系的科學。所謂非共價鍵其實是一種次級鍵，也叫分子間作用力，包括學生所熟知的氫鍵，以及金屬-配位作用、親疏水作用、靜電作用、范德華力等等。超分子化學主要發軔于1967年CJPederson發現冠醚，繼而DJCram提出主客體化學，最后由JMLehn系統提出超分子化學概念。由于他們的卓越貢獻，三人于1987年共享了諾貝爾化學獎。超分子化學發展十分迅猛，科學家J-P.Sauvage、J.F.Stoddart和B.L.Feringa利用超分子化學手段在分子機器的設計與構造方面由于做出重大貢獻而分享了2016年的諾貝爾化學獎[3]。2017年10月，筆者有幸在南京大學和Sauvage教授進行了深入交流，探討了其獲諾獎的標志性超分子——索烴的合成經歷。

2有機超分子化學

如上所述，有機化學是超分子化學的重要發展根源之一。從兩次授予超分子領域諾貝爾化學獎的情況可以受到啟示。所有獲獎的6位科學家中所研究的對象均為有機分子。例如，Pederson的冠醚是一種有機大環分子、Sauvage的索烴是兩個有機大環分子以環套環的形式互鎖、Stoddart的分子梭則是一個環狀有機分子在一個線性有機分子上的穿梭運動等等。顯然，有機化學為超分子的發展奠定了基石，并且逐漸形成了化學的一個新分支——有機超分子化學。有機超分子化學的概念可以概括為：以有機分子為對象，研究它們的自組裝規律、組裝結構及組裝體性質，以期獲得具有特定功能的有序有機分子聚集體。

3有機化學課程中超分子相關內容

以張文勤等編著的《有機化學》為例[4]，在書中第十章第六節第1小節介紹了冠醚。本小節里面簡單介紹了冠醚的結構和命名，簡要回顧了Pederson發現冠醚并與Cram、Lehn等一起獲得諾貝化學獎。并且描述了不同大小的冠醚對不同金屬離子的選擇性絡合。最后舉例冠醚可以用作相轉移催化劑。在書中第二十章第三節第3小節介紹了蛋白質的結構。蛋白質的結構的一個顯著特征就是其肽鏈會進行螺旋和折疊，形成三維特定的功能體。其中，該小結重點敘述了氫鍵在形成α螺旋和β折疊中的重要作用。而氫鍵的形成主要是由于酰胺基中的氧原子和另一酰胺基中的胺基氫原子相互作用。第二十章第四節第2小節，課本介紹了核酸的結構。核酸結構中的堿基對正是通過二重氫鍵和三重氫鍵進行連接配對，最終形成DNA的雙螺旋穩定結構。

【摘要】顯色反應在藥物分析中常用于藥物的鑒別、檢查和含量測定，文章著重討論藥物定量分析中的顯色反應類型，特別是用于含量測定的顯色反應類型——配位顯色反應、氧化還原顯色反應、離子締合顯色反應、重氮化-偶合顯色反應、亞硝化顯色反應、縮合顯色反應、堿處理顯色反應、脫水顯色反應、電荷轉移顯色反應和超分子顯色反應等。

【關鍵詞】藥物分析顯色反應

前言

所謂顯色反應是指在被測藥物體系中加入某種試劑而呈現顏色的反應，也叫呈色反應。顯色反應在藥物分析中常用于藥物的鑒別、檢查和含量測定。目前在藥物分析中的顯色反應有配位顯色反應、氧化還原顯色反應、離子締合顯色反應、電荷轉移顯色反應、重氮化-偶合顯色反應、亞硝化顯色反應、縮合顯色反應和超分子顯色反應等，但是至今未有人加以總結討論，本文就這些顯色反應類型分別加以討論，以供同行們參考。

一、配位顯色反應

配位顯色反應是最為常見的一種顯色反應。利用有機藥物分子中含有的配位基團與金屬離子或藥物中含有的金屬離子與含配位基團的化學試劑形成有色配合物的顯色反應叫配位顯色反應（后者是普遍現象，這里不再舉例）。例如江虹等在pH為7.0～8.0的弱堿性溶液中，利用Th（Ⅳ）與四環素（TC）、強力霉素（DOTC）、土霉素（OTC）和金霉素（CTC）結合形成1∶2的淺黃色配合物，建立了用于市售四環素和土霉素藥物含量測定的新方法。李勝等［2］在0.8～1.4mol/L鹽酸介質中，利用氟羅沙星與Fe(Ⅲ)在室溫下形成組成比為2∶1的在402nm處有最大吸收的穩定配合物，線性范圍為2～48μg/ml，建立了片劑和膠囊中氟羅沙星的測定方法，相對標準偏差小于2.8％。吩噻嗪類藥物在pH2時可與鈀離子形成紅色配合物，這就是測定吩噻嗪類藥物的鈀離子比色法。

摘要：當今時期，由于生物型化學工藝在鉛檢測過程中獲取了廣泛的應用，而且此項工藝的技術水平亦在持續提升，而其中化學組分鉛的毒害作用非常大。以往沿用的檢測工藝逐步失去了利用的效能，而當今生物型化學檢測工藝的問世亦逐步獲取了生化工程界的認同。文章將此作為論述切入點，系統闡釋一下鉛成分檢定中生化工藝的運用。目的在給更為廣泛的研究過程賦以基本的參照，一起為鉛檢定工藝及生化工程技術的進步貢獻出應有的力量。

關鍵詞：鉛成分檢定;生化工藝;檢測程序;技術策略

在全部的環境毒害品類一族中，鉛成分是一類極為普遍的毒性元素，它不可給人體造成相當程度的毒害后果，而且還可在很大程度上損害到各類自然生物的身體健康和生態條件之間的平衡效果。過去的檢定手段則更是五花八門，其中涵蓋光譜測定、電泳分析法、液態色譜測試法及二硫腙比照法等多種方法，雖然以往的檢定手段是依托于精密型的測試裝置，此類精密設備促使其檢定數據的精準性很高，然而其運作程序和檢定費用均不可能達到多維度的鉛成分檢定目標。所以業內行家們持續追逐于探求更為節約、便捷、實用的檢定工藝，此種形勢下生化工程檢定工藝隨之出現，而且其憑借于自身豐富的特點，讓它在目前受到了極為有效的運用。在這一形勢下對于鉛成分檢定中的生化分析工藝運用展開深入的探究，有助于給推進本工藝研修工作的深入開展提供相關的借鑒。

1核酸定量檢測工藝

核酸定量檢測工藝，其總稱為分子型信標核酸定量檢定工藝，英文縮寫FRET。此項工藝原理是依托熒光動態能量的共振遷移來實施的化學組分檢定工藝，依托此手段來求取寡型核苷酸類探針，讓其和對應的核酸成分呈現互為彌補功能，在靶型分子混交的生物反應效力作用下，產生出熒光效應，依照熒光效應的高低水平來給檢測過程的實施構建出對應的條件。在鉛離子濃度檢定過程當中，分子型信標核酸撿定工藝的運用也是依托此項工藝原理來實施的，在通常溫度條件下，可以完成鉛離子的快捷測試，有助于減低溫度變化對探針式反應產生的相關效力，而且其約束指標的功能亦被減低[1]。大量研究表明，混合物中鉛離子的濃度高低完全決定了鉛檢定反應的熒光能力大小，利用此方法可以檢定出的鉛離子的濃度最低值是1.69×10mol/L。再有業內學者特別把此項工藝的探討構建于脫氧型核酶的催化性水解專屬條件之上，且以此作為根據對其檢測工藝實施了深入化的探究，把它利用到了鉛離子的檢定過程之中，獲取了相當驚人的效果[2]。

2免疫型檢測工藝

[摘要]通識課堂“課程思政”是當前高校深入推進課程思政建設的重要組成部分。“分子故事”通識課程以講述化學分子背后的故事為形式，突出化學分子的科學內涵，開拓學生視野，培養學生科學素養、理性思維和科學能力。同時，思政元素有機融入課程，教師思政和學生思政同頻共振，達成育人和育才的統一。

[關鍵詞]課程思政；通識課程；分子故事；教學實踐；化學教育

教育興則國家興，教育強則國家強。走進新時代，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應[1]。此后，全國高校與時俱進，更新教學理念，整合教學內容，改進教學方法，掀起了“課程思政”的教育改革新熱潮[2-3]。“課程思政”是上海在2014年率先提出的教育概念，本質是寓德于課、立德樹人，將知識傳授、能力培養與價值引領落實于課堂，培養德智體美勞全面發展的學生，為黨育人，為國育才。通識教育的理念源遠流長，中國古代儒家經典《中庸》就有“博學之，審問之，慎思之，明辨之，篤行之”的學問之道，而在古代西方，亞里士多德主張的“自由人教育”亦有通識教育的雛形。現代大學通識教育理念重點在于“通”和“育”。“通”是指非專業性、非功利性及交叉學科的知識、思維和能力。“育”是指培養具有獨立人格、科學精神和人文情懷的“真正意義上完善的人”。因此，通識教育課程在現代大學培養體系中不可或缺，也是培養具有健全人格、創新精神和社會責任感的有用之才的重要平臺。通識教育選修課程授課對象為面向全校文理工醫等不同專業背景的學生，因此，通識課堂“課程思政”是落實“全員育人、全過程育人、全方位育人”三全育人的有效手段[4-5]。思政元素和通識課程的有機結合，能夠創設潤物細無聲的環境，引導學生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，貫徹“通”與“育”教學理念的融合，是立德樹人的重要舉措，為中華民族偉大復興提供人才支撐。有別于數學啟迪邏輯，物理啟迪想象，化學作為中心學科，啟迪創新。化學類通識教育課程一般以化學物質與人類環境、社會生活以及生物醫藥等聯系作為基本框架，結合社會熱點疑點設計教學內容，在培養學生科學精神、創新能力、人文情懷、社會責任感和塑造學生正確三觀等方面起著重要作用[6-9]。有鑒于此，筆者自在中山大學面向全校本科生開設“分子故事”通識課程起，就在探索通識課堂上從教師思政到學生思政的教學模式。考慮到選課學生專業背景的多樣性以及通識教育的初衷，“分子故事”分別以小分子故事、大分子故事和超分子故事為主干，從分子層面闡述化學原理，授人以漁。課程以講述化學分子背后的故事為形式，以分子探索世界和改造世界為載體，突出化學分子的科學內涵，拓展學生視野和培養批判精神，增強學生對自然科學的興趣，激發自主學習的興趣[10]。同時，“分子故事”融合“課程思政”，教師思政是手段，學生思政是目的，教師思政和學生思政同頻共振，課程鑄魂育人；聚焦學生全面發展，立德樹人，構建“大思政”三全育人，最終實現培養德才兼備優秀人才的目的。

1課程設計

1.1課程內容

面向中山大學全校各個專業的本科生，基于“化學分子”這個核心概念，“分子故事”通識課程設計三大模塊：

*方案》，特制定化學學院學習調研階段活動計劃，具體安排如下：

一、學習實踐活動的思想動員

通過召開動員大會，使學院廣大黨員特別是黨員領導干部深刻認識開展學習實踐活動的重大意義，深入領會中央精神，了解校黨委的部署和要求以及學院開展活動的目標任務和具體安排，調動廣大黨員干部參加學習實踐活動的積極性和主動性。

1、學院黨委召開擴大會議。3月23日（星期一）下午，在南區理化樓A509會議室，學院領導班子成員、黨委委員、各、所實驗室中心主任、黨支部書記參加會議。會議討論并通過化學學院深入學習實踐科學發展觀領導小組名單和辦公室人員組成名單，同時明確學院黨委處級領導干部聯系各黨支部的分工情況，并確定學院學習實踐活動的實踐載體，研討學院學習實踐活動的具體實施方案，并形成了具體實施方案報批稿。

2、學院召開學習實踐活動動員大會。3月24日（星期二）下午，學院在南區超分子樓二樓報告廳召開全院學習實踐活動動員大會。學院副處級以上黨員干部、全院教職工黨員、學生黨支部書記參加動員大會。由院黨委書記作動員報告。傳達學校動員大會精神，部署學院深入學習實踐科學發展觀活動的準備工作。

3、學院本科生動員大會。3月25日（星期三）下午，學院在南區超分子樓二樓報告廳召開全院本科生動員大會。學院黨委副書記李勇、全體輔導員、學院本科生黨員參加動員大會。由院黨委副書記李勇作動員報告。

我自己是學化學的，從事學化學、教化學、研究化學也幾十年了，但現在似乎有點兒不太認得了。我覺得世紀之交，大家要重新有一個認識，認識學科本位的問題。

一門科學的內涵和定義至少有四個屬性：

整體和局部性科學是一個復雜的知識體系，好比一塊蛋糕。為了便于研究，要把它切成大、中、小塊。首先切成自然科學、技術科學和社會科學三大塊。在自然科學中，又有許多切法。一種傳統的切法是分為物理學、化學、生物學、天文學、地理學等一級學科。近年來又有切成物質科學、生命科學、地球科學、信息科學、材料科學、能源科學、生態環境科學、納米科學、認知科學、系統科學等的分類方法。化學是從科學整體中分割開來的一個局部，它和整體必然有千絲萬縷的聯系。這是它的第一個屬性。

學科之間的關聯和交叉如果把科學整體看成一條大河，那么按照各門科學研究的對象由簡單到復雜，可以分為上游、中游和下游。數學、物理學是上游科學，化學是中游科學，生命科學、社會科學等是下游科學。上游科學研究的對象比較簡單，但研究的深度很大。下游科學的研究對象比較復雜，除了用本門科學的方法以外，如果借用上游科學的理論和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科學之花，可以接下游科學之木”。具有上游科學的深厚基礎的科學家，如果把上游科學的花，移植到下游科學，往往能取得突破性的成就。例如1994年諾貝爾經濟獎授予納什，他在1950年得數學博士學位，1951－1958年任美國麻省理工學院數學講師、副教授，后轉而研究經濟學，把數學中概率論之花，移到經濟學中來，提出預測經濟發展趨勢的博弈論，因而獲得諾貝爾經濟獎。

發展性化學的內涵隨時代前進而改變。在19世紀，恩格斯認為化學是原子的科學（參見《自然辯證法》），因為化學是研究化學變化，即改變原子的組合和排布，而原子本身不變的科學。到了20世紀，人們認為化學是研究分子的科學，因為在這100年中，在《美國化學文摘》上登錄的天然和人工合成的分子和化合物的數目已從1900年的55萬種，增加到1999年12月31日的2340萬種。沒有別的科學能像化學那樣制造出如此眾多的新分子、新物質。現在世紀之交，我們大家深深感受到化學的研究對象和研究內容大大擴充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世紀的化學是研究泛分子的科學。

定義的多維性一門科學的定義，按照從簡單到詳細的程度可以分為：（1）一維定義或X－定義，X是指研究對象。（2）二維定義或XY－定義。Y是指研究的內容。（3）三維定義或XYZ－定義。Z是指研究方法。（4）四維定義或WXYZ定義，W是指研究的目的。（5）多維定義或全息定義。一門科學的全息定義還要說明它的發展趨勢、與其他科學的交叉、世紀難題和突破口等等。這樣才能對這門科學有全面的了解。下面以化學為例加以說明。

一門科學的內涵和定義至少有四個屬性：

整體和局部性科學是一個復雜的知識體系，好比一塊蛋糕。為了便于研究，要把它切成大、中、小塊。首先切成自然科學、技術科學和社會科學三大塊。在自然科學中，又有許多切法。一種傳統的切法是分為物理學、化學、生物學、天文學、地理學等一級學科。近年來又有切成物質科學、生命科學、地球科學、信息科學、材料科學、能源科學、生態環境科學、納米科學、認知科學、系統科學等的分類方法。化學是從科學整體中分割開來的一個局部，它和整體必然有千絲萬縷的聯系。這是它的第一個屬性。

學科之間的關聯和交叉如果把科學整體看成一條大河，那么按照各門科學研究的對象由簡單到復雜，可以分為上游、中游和下游。數學、物理學是上游科學，化學是中游科學，生命科學、社會科學等是下游科學。上游科學研究的對象比較簡單，但研究的深度很大。下游科學的研究對象比較復雜，除了用本門科學的方法以外，如果借用上游科學的理論和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科學之花，可以接下游科學之木”。具有上游科學的深厚基礎的科學家，如果把上游科學的花，移植到下游科學，往往能取得突破性的成就。例如1994年諾貝爾經濟獎授予納什，他在1950年得數學博士學位，1951－1958年任美國麻省理工學院數學講師、副教授，后轉而研究經濟學，把數學中概率論之花，移到經濟學中來，提出預測經濟發展趨勢的博弈論，因而獲得諾貝爾經濟獎。

發展性化學的內涵隨時代前進而改變。在19世紀，恩格斯認為化學是原子的科學（參見《自然辯證法》），因為化學是研究化學變化，即改變原子的組合和排布，而原子本身不變的科學。到了20世紀，人們認為化學是研究分子的科學，因為在這100年中，在《美國化學文摘》上登錄的天然和人工合成的分子和化合物的數目已從1900年的55萬種，增加到1999年12月31日的2340萬種。沒有別的科學能像化學那樣制造出如此眾多的新分子、新物質。現在世紀之交，我們大家深深感受到化學的研究對象和研究內容大大擴充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世紀的化學是研究泛分子的科學。

定義的多維性一門科學的定義，按照從簡單到詳細的程度可以分為：（1）一維定義或X－定義，X是指研究對象。（2）二維定義或XY－定義。Y是指研究的內容。（3）三維定義或XYZ－定義。Z是指研究方法。（4）四維定義或WXYZ定義，W是指研究的目的。（5）多維定義或全息定義。一門科學的全息定義還要說明它的發展趨勢、與其他科學的交叉、世紀難題和突破口等等。這樣才能對這門科學有全面的了解。下面以化學為例加以說明。

化學的一維定義

1關于”材料”

能源、信息和材料是現代經濟發展的三大支柱，而材料更是基礎。沒有先進的材料就沒有先進的工業、農業和科學技術．重大的技術革新往往起始于材料的革新。如20世紀50年代鎳基超級合金的出現，將材料使用溫度由原來的700℃提高到900X2從而使得超音速飛機問世。而高溫陶瓷的出現則促進了表面溫度高達1000~2的航天飛機的發展。近代新技術(原子能、計算機、集成電路、航天工業等)的發展又促進了新材料的研制。當前可稱為精密陶瓷時代、復合材料時代、塑料時代或合成材料時代等等。材料可以從不同角度分類．根據材料的組成可分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料(聚合物)和復合材料；根據特性和用途可將它分為結構材料和功能材料兩大類。結構材料主要是利用其力學性能，制造需承受一定載荷的設備、零部件、建筑結構等。功能材料主要是利用其特殊物理性能(電學、熱學、磁學、光學性能等)，用于制造各種電子器件、光敏元件、絕緣材料等。根據材料內部原子排列情況分為晶態和非晶態材料；根據材料的熱力學狀態分為穩態和亞穩態材料；根據材料尺寸分為一維(纖維及晶須)、二維(薄膜)和三維(大塊)材料等。

2“材料科學”與“材料科學與工程”

材料科學(MaterialsScience)~科伴隨著生產力發展和科技進步產生與發展。材料的各種性能是其化學成分和組織結構等內部因素在一定外界條件下的行為表現。研究材料主要是為了更有效地使用材料，即了解影響材料性能的各種因素，從而掌握提高其性能的途徑。材料科學是闡明材料的性能和行為與其成分及內部組織結構之間的關系。一般認為，學科間的區別不是絕對的。材料科學是由多種學科分化而產生，而又通過集成走向成熟的。材料科學產生之初，有學者認為：冶金學仍然是一門健全的學科，擁有基本理論、方法和界限，但隨著工程中日益不斷地使用聚合物、陶瓷、玻璃和復合材料，其研究拓展為材料科學(Calvert，1997)。20世紀50年代，材料科學(MaterialsScience)這一新概念，主要源于冶金學，1958至于959年間美國大學教育性質的改變和各種新材料科學研究組織的形成，是材料科學形成的標志。西北大學(NorthWesternUifiversity)是最早將材料科學作為系名的大學(1954年)，并為本科生的研究生開設了相關課程，出版了《材料性能原理(PrinciplesofthePropertiesofMaterials))(1954年)一書，材料科學領域已經發展出多個分支，包括固體物理、冶金學、高分子化學、無機化學、礦物學、玻璃與陶瓷技術。一門學術型學科抽涉及的范圍遠遠大于由大學里院系、學會和專業雜志所構成的群體，它是一所“看不見的學院(hwisiblecollege)”，它們的成員共享某一特定的研究傳統，學者們從中學到了基本的理論框架、操作規范和技術方法。DavidTumbul(1983)~E《對“材料科學”產生和發展的評述》一文中，將材料科學定義為：在超分子水平上表征，認識和控制物質的結構．并建立這一結構與性能(力學、磁、電等)間的關系，即所謂的超分子科學。

MSE(MaterialsScienee&Engineering)的概念最初產生于20世紀50年代，到1960年已經基本穩固建立。在COsMT(1974)的報告中，將MSE定義為：涉及將材料成分、結構和制備與其性能和使用建立關系所形成并應用的知識。1957年美國政府出臺了資助l2個相關實驗室計劃，首批三個材料科學實驗室分別建立在康奈爾大學、賓西法尼亞大學和西北大學。這些實驗室1972年由國家科學基金會(NSF)正式負責。此后各個大學教授的課程，也深受這些材料科學實驗室所從事工作的影響。1958年，為了更好地已經建立的新學科的特征，又在系保后面加上了。與工程，并開始了。材料科學與工程的教育，如牛津大學的材料科學系也簡單地更名為“材料系(DepartmentofMaterials)”。同期還有一批大學，如德克薩斯大學的奧斯分校等沒有設立材料科學系，但已經開始了系間合作，進行了與材料科學相關的研究生教育，通常這種教育也不僅限于在“工程學院”之內。雖然沒有這個系名，但老師的專業知識和研究生的研究工作集中在材料制備、固體化學、高分子工程與科學、X射線晶體學、生物材料、結構材料、材料理論和凝聚態材料及器件等相關領域。1964年麻省理工學院(MIT)也將系名以為“冶金與材料科學系”，1974年正式改名為“材料科學與工程系”。20世紀60年代，材料科學被引入歐洲的大學，如北威爾士大學、蘇賽克大學和伯明翰大學。1956年，中國在西方工作過的科學工作者們制定一份科學技術規劃時，認識當時的中國已經培養了具有金屬材料方面知識的科技人員，但對合金及其熱處理方面的科技人員數量不足，到1980年，已經有l7個院校的金屬物理專業改為材料科學專業。

3“材料科學”研究的實踐與方向