材料与环境的哲学思考

材料的概念最早出现在石器时代，材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具。

人类文明曾被划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，由此可见材料的发展对人类社会的影响——没有材料就是没有发展。

现代科学技术的发展更离不开材料。

支撑人类生存大厦的主要有材料科学技术、生物科学技术、能源科学技术、信息科学技术，这些技术支持着上到航天技术、下到海洋技术，而这些技术无一不是以材料物质为基础的，因此可以说，材料是人类物质文明的基础和支柱。

当研究材料时，则材料是“系统”，材料是客观世界的一部分，环绕材料的其余部分就是“境”。

材料的性能在很大程度上决定于环境的影响。

环境与材料之间的关系涉及到敌对的和友好的，即有害的和有益的。

材料发展到近代，传统的材料已经不适应社会发展的进程，传统的材料从设计制造、使用到最后废弃的过程中，因为大量生产、大量废弃，造成资源枯竭、能源短缺、环境污染、生态破坏等等一系列问题。

材料与环境正是处在敌对和友好的协调中不断地发展。

1、材料是人类物质文明的基础和支柱
材料按实用性大致可分为金属材料、陶器材料、高分子材料及它们构成的复合材料；按使用性能，材料又可分为结构材料和功能材料两类。

其中结构材料主要要求其力学性能，用量大，经济效益高。

半导体材料和磁性材料则主要利用它们的电学和磁学性能；每种材料都有其生命曲线，包括发生、发展、成熟及衰退四个阶段。

而衰退主要是因为新材料的竞争。

资源、能源、经济环保等有利因素使新材料、新工艺代替旧材料、旧工艺。

各种材料位于生命曲线的不同阶段。

但作为材料总体，只要人类存在，人类赖以生存的大厦仍然需要“材料”这根支柱。

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2、环境的承受能力有限
随着人类驾驭自然的本领按几何级数增长，向自然环境摄取的物质和抛弃的废弃物就越多。

人类对自然环境的影响和干预越大，自然环境对人类的反作用就越大。

当自然环境达到无法承受的程度时，在漫漫岁月里建立起来的生态平衡，就会遭到严重的破坏。

开始，人们以为自己是主宰大自然的主人，可以肆无忌惮地掠夺大自然的物质，可以毫不顾忌地改变大自然的一切。

然而，大自然却毫不留情地报复人类，并向人类亮起了黄牌。

究竟是以牺牲自然环境来换取经济利益，还是按照自然环境发展、变化规律来发展经济，越来越引起人类的普遍关注。

3、材料与环境的哲学思考
3．1内因和外因关系问题
材料和材料面临的环境分别是材料变化的内因和外因。

内因是第一位的、经常起作用的原因，外因是条件，是第二位的原因。

环境友好材料对环境保护具有正面的、积极的作用，而环境非友好材料则会对环境产生较大的负面影响，甚至将环境完全破坏J。

例如：用可自然降解或生物降解的高分子材料来代替聚苯乙烯泡沫塑料作一次性消费用品，则可大大减“白色污染”的程度，只要材料设计得当，甚至可以基本消除“白色污染”，从而达到洁净环境的目的；另一方面，环境作为外因，对材料也有很大的反作用。

空气中含有较大量的C02、NO2、NO、S02等气体，这种环境对材料特别是金属材料的腐蚀速度将大大增加。

3．2认识论问题
材料科学工作者是认识的主体，而与之相关的环境材料及环境是认识的客体。

材料工作者通过对环境与环境材料相互作用的客观分析，可以利用它们之间的相互作用，并通过对其进行的观察、思考和实践，从而得到启示，并从定性认识上升到定量认识，从感性认识上
升到理性认识。

如化学环境可以腐蚀金属，是一件坏事，但材料工作者通过对其发生机理的认识，反过来利用这种坏事，做一些有益的工作。

例如：金相试样的腐蚀、电解抛光、电化学保护的牺牲阳极、电化学加工等，都是在利用金属腐蚀的原理来进行一些有益的工作的实际例
子。

3．3唯物辩证法
人与自然的对象性关系具体表现为两个方面，一方面是人必须依赖自然界而生存。

人类的生命机体依赖于自然界的物质而构成。

人类进行物质财富的生产，更离不开大自然的物质、能量和信息。

即使是人类创造的精神文明，其原料也是由自然界提供的。

另一方面，作为人的对象的那部分自然界也由于人的存在和活动而改变着其面貌。

自从人类出现以后，自然界就成为了人的感性对象，成为了人与之作用的对象，成为了人的实践活动的结果，这部分自然界不公按自身的趋势演化，而且也按人的活动指向演化。

具体到材料科学领域，一方面是指自然界原有的材料经过人的加工利用出现新的用途，另一方面是指自然界中不曾出现过的材料物质被人类创造出来。

动物，尤其是人的大脑结构是异常复杂的，但毕竟是可知的，这就提供了人类对人工智能(包括智能材料)无止境发展的可能性。

智能本来是生物体的特征，材料工作者正是从仿生学的角度出发来研究与开发智能材料的。

生物体智能和仿生物体的智能材料属于二个不同的系统，前者是复杂的生理(及心理)过程，后者是机械的物理(及化学)过程，二者是有本质差别的。

人类作为一种社会性的存在，一旦从自然界中分化出来，就成为认识和改造自然的一种特殊力量。

与一般动物消极适应自然的活动不同，人类认识和改造自然的活动往往是主动索取的主体性活动，有意识、有目的的人类成为这对关系中的主体，而人的认识和实践所指的对象则成为客体。

这种对象性关系是一种相互作用、相互依赖、相互制约的关系。

在人类利用各种材料制造工具的过程中，无论是直接使用天然的石器、木器，还是主动发明出钢铁、青铜，以至于现在的各种陶瓷、半导体新型材料，无不体现了人与自然的对象性关系。

4、生态环境材料是历史发展的必然选择
现代文明很大的一个特点就是通过大规模工业生产向大众提供廉价而性能优异的工业产品。

亨利·福特在汽车生产中首先使用了这个概念。

这种工业生产的效率和只是为了能够经济的养活人口的农业社会相比较当然具有无比的优越性，创造出了一个富裕的工业社会。

但另一方面，大量生产、大量消费的社会生活方式无疑是造成人类社会环境问题的主要原因，而材料本身污染环境首当其冲。

基于这种认识上世纪9O年代材料界引入了“生态环境材料”的概念。

生态环境材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意义和世界各国纷纷走可持续发展道路的背景下提出来的，是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。

生态环境材料是指具有满意的使用性能同时又被赋予优异的环境协调性能的材料。

这类材料的特点是消耗的资源和能源少，对生态和环境污染小，再生利用率高，而且从材料制造、使用、废弃直到再生循环利用的整个生命周期都与生态环境相协调。

主要包括：环境相容材料，如天然材料(木材、石材等)、仿生物材料(人工骨、人工器脏等)、绿色包装材料(绿色包装袋、包装容器)、生态建材(无毒装饰材料等)；环境降解材料(生物降解塑料等)；环境工程材料，如环境修复材料、环境净化材料(分子筛、离子筛材料)、环境替代材料(无磷洗衣粉助剂)等。

生态环境材料的最大目标之一就是开发可以反复使用的材料，在技术进步的前提下，创造一个可以顺利开展再生循环利用的社会、经济体系，使人们形成一种自觉选择、使用环境协调型产品的意识。

即使开发出能100％再生循环利用的产品，如果没有消费者的认可，没
有一个有效回收的社会体系以及努力打通消费者回收的渠道，那么再生产品最终还是会被作为垃圾处理掉。

如果消费者不能理解它的特性，不能有效地利用它的特性，就不能达到减轻环境负荷的目的。