原材料无疑是构成人类生存发展的物质基础。我们已经知道材料科学已形成一门涉及多学科的新兴的综合性学科。按化学性质分类的金属材料，非金属材料和有机高分子材料渗透人类生活的每一个角落，材料科学尤其是固体物理学和结晶化学、量子化学的发展，已使人类完全摆脱了对部分自然固体与液体物质的依赖，金属材料的发展水平已不能成为工业发达国家的领域性代表，而让位于非金属材料，高新技术产业的研究开发与应用重点，如新能源开发、空间技术、电子技术、激光技术、光电子技术、红外技术、环境保护等更多的是对非金属材料的开发利用提出要求。当然，这里所提出的非金属材料时代并不意味着金属材料已无用武之地，非金属材料也与金属无关，相反，非金属材料时代的到来并非传统非金属时代的复归，而是把金属资源作为一种元素参与到非金属资源中，构成新的非金属组合新材料，新的非金属材料在用途与方向上，以及加工制作工艺上都要求具有高纯化、单晶化、纤维化、薄膜化、透明化、多孔化、非晶化，复合化等特征，多是在高温、高压、高真空、强磁场、强辐射、无重力场等极端条件下生成新材料，达到节省原材料，提高材料质量，改变资源原有自然性能，并降低资源消耗水平的目的。像金刚石要达到人工生产就必须将石墨置于高温高压的条件才能生成。这些材料的性能结构已不是对其宏观性能结构的调整，而是已深入到物质的原子、离子、电子各个层次的微观领域，去改变物质的性能结构。
可以从许多领城看到非金属资源的开发利用已成为重点和材料发展的主导方向。在太阳能的光—电转换利用中，其基本原器件需用大量的硅、砷化镓、硫化镉等半导体材料来制造太阳能电池；来自于合成高分子化学领城的新型塑料、化纤、橡胶对钢材、铝材、棉布、天然橡胶等常规物质的替代，象汽车工业中大量工程塑料、复合轻金属大量替代钢材、铜材等金属材料；钢铁工业在西方作为第一大金属产业已被视为“夕阳工业”，1974～1984年美国钢铁消耗率已下降了 34.1％，仅汽车一项就减少了钢材消耗 1000万吨；
全球高分子合成材料在七十年代中期年体积产量已超过各种金属冶炼量总和，仅塑料一项就与钢铁相当，九十年代高分子合成材料体积产量已超过金属冶炼量两倍以上；集成电路的发展引导着各个产业的自动化水平大幅度提高，如办公自动化将彻底改变传统的信息载体流动方式，传统的邮政业也将走向萧条和衰落的结局，办公用纸张消费水平的降低可直接引起对木材等造纸类原料资源的需求锐减；在动力设备制造领域，用陶瓷制造的燃气轮机，重量可降低一半，而效率却提高 50％以上，同时使油耗至少降低 1/3，并在九十年代中后期逐步走向商业化已成定局；复合材料在空间技术和航天事业的发展中也展示了美好的前景，这不仅是对金属材料的替代，而且还意味着原材料生产太空时代的到来，美国提出在 2000年的空间站中至少生产制造出价值 20亿美元的新材料。综上所述，不管是无机非金属材料、有机高分子材料，还是复合材料，在总体趋势上都反应出非金属资源的地位与作用日趋重要，尤其是那些以硅、碳元素为核心组成的各种非金属资源、化石燃料资源已经成为材料来源的原始资源主体，非金属的应用程度将成为衡量一国或一地区经济发展水平的标志。
三、贵金属与稀有稀散金属的应用领域将更趋广泛
金、银、铂族元素等贵金属与锂、铍、铌、钽、稀土、镓、锗、硒等稀有稀散金属的应用领域与应用水平已成为科学技术与经济发育水平的一个重要标志。这些金属元素的重要性并不是由于它们赋存状态使开发利用的投入费用巨大，而是由于它们各自所具有的性能与特殊的作用和在材料产业领域中参与所形成的潜在价值。
金和银的价值不仅体现在作为货币与装饰、工艺品材料的作用方面，它们在电子、电气、宇航空间产业等高技术产业中的作用更有潜力。包括铂、钯、锇、铱、钌、铑的铂族金属以其自身的特性较金银的应用范围更广，尤其是化工领域，如果没有铂族金属的参与，许多有机与无机化学制品就难以获得。稀散与稀土金属则更是跨入新型材料制作与生成必备的“味精”，有些甚至是未来的主导金属材料。如被称为“核时代金属”以其最轻金属的特性，已成为空间产业最有应用前景的金属材料；铌不仅是最重要的合金元素，而且是当代与未来超导材料最主要的资源来源，在已经发现的 1000多种超导材料中，只有 NbTi、Nb 3Sn和 V 3Ga三种超导材料已获得工业应用，而其中 90％以上是 NbTi合金超导体；铷和铯将成为磁流动力发电机、热离子和热涡轮发动机的关键元素性材料。
稀土金属（镧、铈、镨、钕等原子序数从 57—71号化学性质类似的 15 种元素）在石油化工、冶金等产业领域中的应用早已成熟，它们所显示的更大前景是在陶瓷材料、发光材料、电子材料、磁性材料、化学原料等新型高新技术产业。如把镍镧合金从储氢扩大到作能源转换材料，将太阳能、风能、废氢等转换为机械热力，供给巨大的和清洁的氢能源；稀土磁性材料在机电设备材料中的参与，不仅是原材料消耗、耗能的降低，而且使防污能力、设备使用寿命大幅度提高。稀土元素被应用超导体领域则显示了更为诱人的前景，如将镧、钡、铜和氧的化合物置于 36°K温度下成为超导体，钇、钡、铜和氧陶瓷化合物在 90～100°K温度下成为超导体，美国已将含钇的超导体加工成薄片用于集成电路系统。大都来自金属矿石加工和金属精炼副产品的镓、锗、硒、镉、铟、碲、铼、铊八种金属被统称为散金属，它们是高技术产业领域必不可少的元素性原材料，如镓作为新兴的电子工业重要的元素性
材料，锗作为红外遥感、光导纤维、超导体的元素性材料，镉作为化工、蓄能电池的元素性材料、碲作为低碳钢、高强度合金钢、电子元器件的元素性材料等，均显示了它们的应用前景。
当代农业现代化进程已经表明，科学技术的创新，可以实现对土地、水和植物、动物及其它可再生自然资源更合理的开发利用，可以通过提高农业单产水平、劳动生产率，挖掘农业生产潜力，使农业生产结构日益向多元化与综合化方向发展，以农业科技、教育和推广示范为重要支柱和后盾的农业发展，能够实现生物资源的开发与再开发。从当代全球农业的发展现状看，土地园林化、耕作机械化、品种优良化、农田水利化、栽培科学化、饲养标准化、种养加系列化仍然是发展中国家和地区努力的生产模式，并需要得到发达国家的全力支持，使全球农业走上集约化经营的发展道路。同时，还需要将治理农业生产的生态环境与农业生产的要素更加紧密的结合，充分挖掘和利用全球农业资源的要素潜力。
1.强化研究、治理，充分利用农业气候资源由于工业化所带来的二氧化碳等有害气体向大气中的过量排放，使降雨呈微酸性，造成大片森林死亡，土地酸化、湖泊中鱼类数量和种类的锐减、大气变暖和灾害性气候已得到全球各国与地区的共同重视，只有一个地球的呼声越来越高。目前工业化国家和地区密切注视全球气候变化，加强这方面的国际合作研究，尽可能的开发新能源，发展和推广实施常规化石能源的节能、治污科技，以求降低和限制二氧化碳等有害气体的过量排放，估计到 2050 年将使这类有害气体的释放量减少 20％，这样，可以抑制农业气候资源的恶化而向有利的方面发展。
2.土地资源利用向保护性开发方向发展全球拥有可耕地面积 14.7亿公顷，草地与牧场面积 32亿多公顷，森林面积 40.68亿公顷，过量的开发利用导致森林快速消失、草地退化，水土流失、土壤沙漠化等问题，已经引起各国政府与科学家们的高度重视；此外，还存在乱占滥用耕地，造成耕地锐减问题也十分严重。在抑制这种退化的问题上，除需要政府的直接干预和推行人口计划生育外，更需要采用科学技术含量高的投入，实现土地资源的合理利用；中低产田改造是耕地获得稳定的重要途径；固沙技术的发展，将使干旱沙漠化严重地区的土壤退化受到抑制， 1975—1987年间，通过沙漠开发，沙特阿拉伯的耕地已从 15万公顷增至 280 多万公顷，小麦年产量从 3000吨增加到 260万吨；减少化肥施用量，增加农家肥、绿肥是提高土壤有机质的主要措施将会越加受重视；沿海国家围垦滩涂是增加其耕地的重要途径，荷兰是这方面最有成就的国家，其耕地 25％是来自于围海造田，本世纪以来又增加耕地约 25万公顷，并建立起自然保护区，为其它条件相似的沿海国家和地区树立了榜样；加快草场改良和人工草场建设是畜牧业饲料来源最重要发展方向之一。总之，相信在技术含量高的人工投入前提下，土地资源将会获得进一步保护性开发利用。
本文标题：5.3 未来资源开发利用与科学技术(2)
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