工学功能材料概论课件

工学功能材料概论
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日本和欧美各国对新型功能材料的研究十分注意，
这是因为功能材料是能源、计算机、通讯、电子、激 光等
现代科学的基础，功能材料在未来的社会发展中具有 重大
战略意义。
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近10年来，功能材料成为材料科学和工程领域
中最为活跃的部分。每年以5％以上的速度增长， 相当
于每年有1.25万种新材料问世。未来世界需要更 多的
此出现了形状记忆合金；压电陶瓷晶体必须有极 轴等。
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功能材料是一门新的学科，是从经典的材料学
科中
孕育出来的学科，目前对它进行严格的定义尚有
一定的
难度，就像许多化学变化中存在着物理现象、高
级运动
中总是伴随着低级运动一样，功能材料既遵循材
料的
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1.1.3 功能材料的分类
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一般认为，新材料有晶须材料、非晶材料、超 塑性合金、形状记忆材料、功能陶瓷、功能有机材 料、超导材料、碳纤维、能量转换材料等。
新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。
功能材料被誉为－－2l世纪人类文明的重要支柱
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1. 绪论
随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。 为了解决生产高速发展以及由此所产生的能源、环 境等一系列的问题，更需要用高科技的方法和手段 来生产新型的、功能性的产品，以获得各种优良的 综合性能。近年来新型功能材料层出不穷，得到了 突破性的进展。
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功能材料涉及面较广，具体包括光、电功能， 磁功
能，分离功能，形状记忆功能等等。
这类材料相对于通常的结构材料而言，一般除 了
具有机械特性外，还具有其他的功能特性。
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材料的特定功能与材料的特定结构是相联系的。
如对于导电聚合物来说，它一般具有长链共轭双 键；
金属结构中由于弹性马氏体相变能产生记忆效应， 因
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目录 第一章 绪论 第二章 超导材料 第三章 储氢材料 第四章 磁性材料 第五章 功能陶瓷材料 第六章 纳米材料 第七章 智能材料 第八章 医用生物材料 第九章 科技文献写作
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1986年，我国制定了《高技术发展计划纲 要》，被评选列入的七个技术群是生物技术、 信息技术、激光技术、航天技术、自动化技术、 新能源技术和新材料技术。
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有的则是通过光、电、磁、声、热、化学、生物化学等作 用后，使材料具有特定的功能，主要是光学功能、电磁功能、 声学功能、生体功能、分离功能、梯度功能、形状记忆功能、 自适应功能等，人们按照其性能常称为光学材料、磁性材料、 电绝缘材料、超导材料、声学材料、生物医学材料、分离材 料、梯度功能材料、智能材料。利用它们制造具有记录、储 存、传导信息或转换能量的功能元、器件。这些材料总称为 功能材料。
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2、电学功能材料 例：防静电材料 3、磁学功能材料 例：磁带、磁盘 4、声学功能材料 例：音响设备、仪器 5、力学功能材料 例：高结晶材料、超高强材料 6、热学功能材料 例：显示、测量 7、化学功能材料 ①分离功能材料 例：分离膜、离子交换树脂 ②反应功能材料 例：高分子试剂、高分子催化剂 ③生物功能材料 例：固定化酶、生物反应器 8、生物医学功能材料 例：人工肾、人工心肺 9、核功能材料
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1.1.2 功能材料的概念
功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化
等作用后具有特定功能的材料。
在国外，常将这类材料称为功能材料(Functional Materials)、特种材料(Speciality Materials)或精细材料
(Fine Materials)。
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（三）根据材料的应用性进行分类
1、信息材料
2、电子材料
3、电工材料
4、电讯材料
5、计算机材料
6、传感材料
7、仪器仪表材料
8、能源材料
9、航空航天材料
10、生物医用材料
功能材料种类多、应用广、上述分类也只是相对
的。
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1.2 功能设计的原理和方法
下图为材料显示功能的示意图。
①非线性光学材料 例：磷酸二氢钾、硫化锌、碘酸 钾
②发光材料 例：高效稀土发光材料
③红外光学材料 例：尖晶石、蓝宝石
④感光材料 例：卤化银、CdS等
⑤激光材料 例：红宝石、氟化物晶体
⑥光电功能材料 例：半导体、磁性体、电介质材料
⑦声光功能材料 器等
例：工学P功b能M材料概o论O4、TeO2、用于制造调制
性能优异的功能材料，功能材料正在渗透到现代 生活
的各个领域。
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1.1 功能材料的概念与分类
1.1.1 功能材料的发展概况
材料是人类社会生活的物质基础，材料的发展导致时代的变迁，推进 人类的物质文明和社会进步。例如，“石器时代”、“铜器时代”和 “铁器时代”等。
为了生存和发展，人类一方面从大自然中选择天然物质进行加工和改 造，获得适用的材料；另一方面通过物理化学加工方法研制合金、玻璃、 陶瓷、合成高分子材料来满足生产和生活的需要。人们在使用这些材料 时，有的是利用某些材料具有抵抗外力的作用而保持自己的形状和结构 不变的优良力学性能（例如强度和韧性）来制造工具、机械、车辆以及 修建房屋、桥梁、铁路等，这些材料统称为结构材料。
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材料
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主要参考资料
1.功能材料概论--殷景华，王雅珍，鞠刚（哈工大出版社，2004） 2.新型功能材料--贡长生，张克立(化学工业出版社,2001) 3.功能材料学--周馨我 (北京理工大学出版社,2002) 4.现代功能材料及其应用--郭卫生, 汪济奎（化学工业出版社,2002） 5.新材料概论—谭毅，李敬锋（冶金工业出版社，2004） 6.新材料概论—陈光，崔崇（科学出版社，2003） 7.材料概论—徐晓虹，吴建锋，王国梅（高教出版社，2006）
目前主要是根据材料的物质性、或功能性、应 用性 进行分类。
（一）根据材料的物质性进行分类 1、金属功能材料 2、无机非金属功能材料 3、有机功能材料 4、复合功能材料
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（二）根据材料的功能性进行分类
按照材料的物理化学功能进行分类：
1.光学功能材料（按在具体应用中所发挥的效能和作 用）