材料科學發(fā)展中物理學的應用

向昱琿 杜昆

摘要：材料科學與物理學之間的關(guān)聯(lián)性極為緊密，材料科學的研究發(fā)展需要以物理學為基礎(chǔ)，解決材料科學研究中存在的問題，因此材料科學與物理學的結(jié)合應用發(fā)展對于社會發(fā)展而言極具價值作用?；诖吮疚膶ξ锢韺W促進材料科學發(fā)展的作用價值進行分析，對物理學在材料科學發(fā)展中的具體應用進行探究，旨在為我國的科學研究發(fā)展提供發(fā)展動力。

關(guān)鍵詞：材料科學;應用;物理學

引言

在國民經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提升的背景下，給我國科學技術(shù)發(fā)展奠定了堅實的經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)，而科學技術(shù)的發(fā)展也推動了物理學領(lǐng)域研究發(fā)展。物理學作為基礎(chǔ)性學科，對物理學的研究能夠幫助人們更好的了解社會，探索世界現(xiàn)象發(fā)展的本質(zhì)，對人類社會的發(fā)展有著推動的作用。物理學的研究給科學技術(shù)研究提供了理論基礎(chǔ)，作為與材料科學聯(lián)系極為密切的物理學，可有效解決材料科學發(fā)展進程中存在的問題，為科學技術(shù)發(fā)展提供推動力。

一、物理學促進材料科學發(fā)展的作用價值

物理學作為科研領(lǐng)域中的基礎(chǔ)性學科，推動了材料科學的研究發(fā)展，而材料科學作為各個行業(yè)發(fā)展需要應用的基礎(chǔ)學科，應用于材料科學發(fā)展進程中，極大程度推動了我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及國防等發(fā)展領(lǐng)域的，也展現(xiàn)一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平以及科研能力的重要標志。物理學發(fā)展過程中需要不斷加深研發(fā)水平，突出物理學在材料科學領(lǐng)域中的應用價值。物理學中凝聚態(tài)物理內(nèi)容極為豐富，而材料科學中的新型晶體和晶體學、高溫超導等材料生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提升，行業(yè)應用范圍不斷擴大，技術(shù)應用要求也在不斷提升，因此物理學對于材料科學發(fā)展有著極大的促進作用。

二、物理學在材料科學發(fā)展中的具體應用

（一）應用于表面與界面

物理學與材料科學的融合研究，推動了我國科學技術(shù)發(fā)展，最為典型的應用表現(xiàn)的就是在表面以及界面方面的應用。

離子束、電子束以及激光束的應用發(fā)展過程中，在其他類型材料表面處理的應用較為廣泛，高分辨率透射電子顯微鏡以及原子探針場離子顯微鏡為科學研究做出了極大貢獻，為學者研究表面以及界面提供了平臺?；谖锢韺W研究的電子和表面碰撞引起的非彈性散射，借助物理變化促使電導率數(shù)據(jù)發(fā)生變化，促使霍爾系數(shù)發(fā)生改變，推動電流磁場效應的產(chǎn)生。

物理學與材料科學的結(jié)合應用能夠?qū)⒛ず穸仍O(shè)置降低在電子平均自由程之內(nèi)?；谖锢韺W與材料科學研究，能夠讓DE Broglie發(fā)生波長變化，能夠促使膜兩個表面之間來回移動的電子發(fā)生作用。

基于物理學與材料科學對表面數(shù)據(jù)進行研究，能夠清晰了解到原子被周期性中斷，因此表面產(chǎn)生了能級變化，表面狀態(tài)數(shù)量與表面狀態(tài)的原子數(shù)量一致，而在表面磯原子的作用下，能夠引發(fā)近鄰原子數(shù)發(fā)生變化，同時在表面磁原子的作用下還會縮減近鄰原子的數(shù)量，因此近鄰原子數(shù)量減少以及表面原子磁矩的增加是當下物理學以及材料科學的重點研究項目。

對半導體以及金屬界面的應用分析后可以了解到，半導體以及氧化物界面的特性對于器件有著極為顯著的影響，但是對于器件的電特性了解程度相對較低。晶界作為極為重要的內(nèi)界，對新材料的性質(zhì)有著極大的影響?；瘜W研究學者從化學知識角度詮釋了半導體以及金屬界面的化學反應情況，隨著科學研究領(lǐng)域的拓展，晶界功能材料的研究已成為領(lǐng)域研究應用熱點，在表面以及界面的應用范圍越發(fā)廣泛，在各個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中得到了良好的應用成效。

基于物理學以及材料科學，能夠充分發(fā)揮表面和界面在物理效應的應用價值。表面和界面的應用能夠引發(fā)非彈性散射變化，促使變電導索以及霍爾系數(shù)發(fā)生一定的變化。晶界對于材料的物理性質(zhì)以及化學性質(zhì)有著一定的影響，在相關(guān)研究內(nèi)容中表示，表面與界面的概念在實際研究中的應用范圍極為廣泛，在材料科學領(lǐng)域中對于重點難題的解決其到了極為重要的促進作用。

（二）應用于新材料

物理學的研究對于新材料的發(fā)現(xiàn)與應用研究有著直接性影響，部分新研發(fā)的材料已經(jīng)在某些生產(chǎn)領(lǐng)域中達到實用水品，但仍在許多領(lǐng)域之中需要進一步研發(fā)給勁。如可擴大實際合金的類型。現(xiàn)如今現(xiàn)代材料科學的熱門話題就是高溫超導材料，物理學應用于材料科學后，促進了高溫超導體技術(shù)的發(fā)展，因此適用于高性能、高功能的特殊性能薄膜要求。

（三）應用于新工藝

激光技術(shù)應用于材料科學領(lǐng)域之中，推動了材料科學的進一步發(fā)展，在對材料科學領(lǐng)域的深層次研究過程中，實現(xiàn)激光拉曼光譜與XRD技術(shù)的有效融合，可發(fā)現(xiàn)在許多生產(chǎn)領(lǐng)域中都可應用新材料的晶體結(jié)構(gòu)，而新技術(shù)的發(fā)展同時也推動了半導體材料在我國的應用發(fā)展。

激光技術(shù)能夠?qū)ιa(chǎn)材料的表面進行分析，對材料的微觀結(jié)構(gòu)進行分析，改變材料表面、制備新型材料，充分發(fā)揮能量承載梁的價值作用，推動新型技術(shù)發(fā)展。

激光技術(shù)外延后是一種制備單晶薄膜的科學技術(shù)，激光技術(shù)中的分子束外延技術(shù)是一種傳統(tǒng)的外延方法，而激光技術(shù)的應用與物理學有著極大的關(guān)聯(lián)性，在吸雜過程中能夠發(fā)揮半導體器件的制備作用，將物理學研究以及材料科學研究充分結(jié)合在一起，實現(xiàn)對半導體材料微型自動化以及無損檢測的開發(fā)應用，為在線監(jiān)測集成電路的應用實施提前做好準備，因此物理學能夠推動材料科學的再次發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，物理學作為一門研究領(lǐng)域基礎(chǔ)性學科，推動了社會進步發(fā)展同時也給科學技術(shù)研究提供了基礎(chǔ)理論，給我國科學發(fā)展提供助推力。因此需要充分利用物理學科的應用價值，給材料科學發(fā)展打造良好的發(fā)展平臺，有效解決材料科學中存在的問題，讓社會文明進入新的發(fā)展階段。

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