第0章-功能材料概論-1

1、功能材料功能材料-前言前言張建峰，2017.03 介紹功能材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；介紹功能材料的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)； 一些常見功能材料的基本知識(shí)、種類、特點(diǎn)和應(yīng)用；一些常見功能材料的基本知識(shí)、種類、特點(diǎn)和應(yīng)用； 拓寬學(xué)生專業(yè)知識(shí)面，加深對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)。拓寬學(xué)生專業(yè)知識(shí)面，加深對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)。 周馨我主編，周馨我主編，功能材料功能材料第一版，北京理工大學(xué)出版社，第一版，北京理工大學(xué)出版社，2011年年7月。月。 晶須材料、非晶材料、晶須材料、非晶材料、 超塑性合金、形狀記憶材料超塑性合金、形狀記憶材料 超導(dǎo)材料、能量轉(zhuǎn)換材料超導(dǎo)材料、能量轉(zhuǎn)換材料 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，人類將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代

2、。 為了解決生產(chǎn)高速發(fā)展以及由此所產(chǎn)生的能源、環(huán)境等一系列的問題，更需要用高科技的方法和手段來生產(chǎn)新型的、功能性的產(chǎn)品，以獲得各種優(yōu)良的綜合性能。 近年來新型功能材料層出不窮，得到了突破性的進(jìn)展。第一章第一章 功能材料概論功能材料概論近10年來，功能材料成為材料科學(xué)和工程領(lǐng)域中最為活躍的部分。每年以5以上的速度增長，相當(dāng)于每年有1.25萬種新材料問世。功能材料在未來的社會(huì)發(fā)展中具有重大戰(zhàn)略意義，世界需要更多的性能優(yōu)異的功能材料，功能材料正在滲透到現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域。中國半導(dǎo)體器件封裝材料進(jìn)出口比較（萬美元）2011年-2015年中國正極材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模信息領(lǐng)域能源領(lǐng)域功能材料是指通過光、電、磁

3、、熱、化學(xué)、生化等作用后具有特定功能的材料。在國外，常將這類材料稱為功能材料(Functional Materials)、特種材料(Speciality Materials)或精細(xì)材料(Fine Materials)。功能材料涉及面較廣，具體包括光、電功能，磁功能，分離功能，形狀記憶功能等。這類材料相對(duì)于通常的結(jié)構(gòu)材料而言，一般除了具有機(jī)械特性外，還具有其他的功能特性。材料的特定的功能與材料的特定結(jié)構(gòu)是相聯(lián)系的。如對(duì)于導(dǎo)電聚合物來說，它一般具有長鏈共軛雙鍵；金屬結(jié)構(gòu)中由于彈性馬氏體相變能產(chǎn)生記憶效應(yīng)，因此出現(xiàn)了形狀記憶合金；壓電陶瓷晶體必須有極軸等。 功能材料是一門新的學(xué)科，目前對(duì)它進(jìn)行功能材

4、料是一門新的學(xué)科，目前對(duì)它進(jìn)行嚴(yán)格的定嚴(yán)格的定義義尚有一定的難度尚有一定的難度 就像許多化學(xué)變化中存在著物理現(xiàn)象、高級(jí)運(yùn)動(dòng)中就像許多化學(xué)變化中存在著物理現(xiàn)象、高級(jí)運(yùn)動(dòng)中總是伴隨著低級(jí)運(yùn)動(dòng)一樣，功能材料既遵循材料的總是伴隨著低級(jí)運(yùn)動(dòng)一樣，功能材料既遵循材料的一般特性一般特性和和變化規(guī)律變化規(guī)律又具有其又具有其自身的特點(diǎn)自身的特點(diǎn)。 可認(rèn)為是可認(rèn)為是傳統(tǒng)材料的更高級(jí)更復(fù)雜的表現(xiàn)形式。傳統(tǒng)材料的更高級(jí)更復(fù)雜的表現(xiàn)形式。隨著技術(shù)的發(fā)展和人類認(rèn)識(shí)的擴(kuò)展，新型的功能材料不隨著技術(shù)的發(fā)展和人類認(rèn)識(shí)的擴(kuò)展，新型的功能材料不斷被開發(fā)出來，因此對(duì)其也產(chǎn)生了許多不同的分類方法。斷被開發(fā)出來，因此對(duì)其也產(chǎn)生了許多不同

5、的分類方法。從從功能的不同功能的不同考慮，可將如下四個(gè)方面對(duì)功能材料分類考慮，可將如下四個(gè)方面對(duì)功能材料分類高分子管材變形示意圖高分子管材變形示意圖飛機(jī)變形示意圖飛機(jī)變形示意圖活性炭吸附原理示意圖活性炭吸附原理示意圖銠、金復(fù)合納米催化劑示意圖銠、金復(fù)合納米催化劑示意圖龍陽站龍陽站-浦東國際機(jī)場浦東國際機(jī)場 最大最大430公里公里/小時(shí)小時(shí)功能材料及在軍事中的應(yīng)用功能材料及在軍事中的應(yīng)用人工肺人工肺人工腎臟人工腎臟光催化光催化光合成光合成電磁效應(yīng)電磁效應(yīng)電化學(xué)效應(yīng)電化學(xué)效應(yīng)-廢水處理廢水處理電阻發(fā)熱效應(yīng)電阻發(fā)熱效應(yīng)熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)磁電效應(yīng)磁電效應(yīng)磁光效應(yīng)磁光效應(yīng)磁熱效應(yīng)磁熱效應(yīng)巨磁阻效應(yīng)巨磁阻效

6、應(yīng)壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)電致伸縮效應(yīng)電致伸縮效應(yīng)單程、雙程及全程記憶效應(yīng)單程、雙程及全程記憶效應(yīng)功能設(shè)計(jì)，任重而道遠(yuǎn)功能設(shè)計(jì)，任重而道遠(yuǎn)表里如一，并不是那么簡單表里如一，并不是那么簡單成長條件不同，性格不同成長條件不同，性格不同生物材料設(shè)計(jì)示意圖生物材料設(shè)計(jì)示意圖開展深入的基礎(chǔ)研究，以了解物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；要建立完整的精確的數(shù)據(jù)庫；建立正確的物理模型；需要有大容量計(jì)算機(jī)；不同學(xué)科科學(xué)家與工程技術(shù)人員的通力合作。稀土儲(chǔ)備及分布稀土儲(chǔ)備及分布航天、航空、信息、電子、能源、航天、航空、信息、電子、能源、交通、醫(yī)療衛(wèi)生等交通、醫(yī)療衛(wèi)生等13個(gè)領(lǐng)域的個(gè)領(lǐng)域的40多個(gè)行業(yè)。多個(gè)行業(yè)。稀土發(fā)光稀土發(fā)光 我國稀土資源非常豐富，其工業(yè)儲(chǔ)量約占世界已探明總儲(chǔ)量6200萬t的80。 將我國的稀土資源優(yōu)勢(shì)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，使它的研究開發(fā)既能形成一批新型高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，又能輻射、帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。世界稀土礦分布示意圖世界稀土礦分布示意圖中國稀土礦分布示意圖中國稀土礦分布示意圖加強(qiáng)提煉及綜合利用研究，提高稀土使用的附加值！加強(qiáng)提煉及綜合利用研究，提高稀土使用的附加值！大塊非晶，耐蝕性能優(yōu)良大塊非晶，耐蝕性能優(yōu)良光束太瓦