虽然小编已经从高校毕业了五年多，但是，作为一个学习六年材料专业并且从事材料研发工作四年的工程师，我始终忘不了材料科学与工程基础课程上学到的材料“四面体”，可以说材料“四面体”是一个人认识材料科学与工程的钥匙，今天就由小编结合实例，带大家认识这个名词。
材料四面体什么是材料“四面体”？在我之前发表的文章中，已经提到过材料的定义，而材料四面体是我们认识材料、设计材料、研究材料的一种思维模式，这种思维模式贯穿本科、硕士、博士、以及从事材料专业相关工作的所有阶段，观察这个四面体不难发现，固有性能(Properties)、组织(Structure)、加工工艺(Processing有的教材可能叫Synthesizing)组成底层，性能(Performance)在最上端，底下的三者相互影响，共同决定了顶端的材料的性能。
下面用一个实例向大家解释材料四面体的思维模式。在工程应用中，我们往往根据客户的需求，也就是客户预期的Performance进行设计。例如，制造生活中常用的矿泉水瓶，客户需要的材料要求如下：
1.不易碎
2.轻便
3.便宜
4.常温下不与水反应
5.能看见里面的水
根据上述需求，翻译成材料学的术语便是，抗冲击性好，密度小，成本低，化学性质稳定，透光性好。如图所示可以给出下面的表格：
各类材料综合性能比较由图可知相比于金属、无机非金属以及复合材料，高分子材料更加适合用作矿泉水瓶的原料，市面上矿泉水瓶子的原料主要是由聚酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)其中的一种或多种材料共混制成。为了简要说明，以纯PET制成的矿泉水瓶子为例。
PET化学式PET是由对苯二甲酸与乙二醇的酯化反应，或乙二醇与对苯二甲酸二甲酯的酯交换反应缩聚而成，根据组成结构，PET主链中的苯环赋予了PET一定的刚度，而酯键的存在又使得它具有一定的柔顺性。相比于金属材料以及非金属材料，由于高聚物都是碳链结构，相对原子质量小，排列较为松散，因此密度也小。高聚物的化学性质相比于金属都要稳定地多，因为碳碳化学键本身较为稳定，在常温下几乎不与水发生反应。
有了上述的固有性能以及组织结构，那么接下来最后一步就是要解决材料的成型工艺问题了。因为我们买来的基本上都是PET的颗粒或者粉末，还需要一定的工艺将原材料加工成我们想要的形状。制备矿泉水瓶一般采用吹塑工艺，吹塑又称中空成型，是形成中空塑料部件的制造工艺。一般来说，有三种主要的吹塑方式：挤出吹塑，注射吹塑和注射拉伸吹塑。首先将塑料加热将其形成型坯，型坯的一端有一个孔，压缩空气可以通过该孔注入。利用气体压力使闭合于模具中的热塑性塑料吹胀成中空制品。然后将型坯夹紧到模具中，并将空气吹入其中。接着，将空气压力推出塑料以匹配模具。一旦塑料冷却和硬化，模具打开并且部件被弹出。
吹塑流程图现在，通过选择材料的固有性能(Properties)、组织(Structure)、加工工艺(Processing）我们获得了我们需要的材料，它很好的满足了客户的性能需求(Performance)。那么作为一个材料研发工程师的任务基本就完成了。
材料研发工程师无论您是一个材料专业的本科生、硕士生、博士生，或者是高校的老师，亦或者是材料工程师。当你们接触材料，材料“四面体”的思维模式会陪伴着你们终生。如果是想进入材料专业，那么认识这个思维将会为您快速入门提供极大的帮助。在今后的文章中将会科普更多的材料科学的基础知识，希望大家多点点
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