新型建筑功能材料概念与应用
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第四部分 课程的学习安排
人类社会的进步，首先体现在人类所能运用的材料对象的进步。 建筑是凝结了人类智慧和材料进步的精华
建筑是凝固的艺术。
建筑是技术的结晶。
建筑的要求?
第一部分 建筑功能材料概念
功能材料被越来越多地应用于 现代建筑；
现代建筑新理念的实现需要更 多更好的新型功能材料。
高温涂层：耐腐蚀、隔热、保温等，用于 空间技术、化工、军事、空间技术等
岩棉毡：高级保温材料 多孔混凝土：保温绝热，吸声隔声 自洁净玻璃：光催化、光解 改性沥青：屋面防水、道路胶凝材料 陶粒：轻质多功能骨料
wenku.baidu.com
1.5 功能材料的设计原理 材料的功能设计
赋予材料以一次或二次功能特性的科学方法 材料设计的层次性：电子-光子层次；原子-原子集团层次；
显微结构层次；宏观结构层次
功能设计的前提
掌握材料结构与性能的关系 建立完整准确的数据库 建立正确的物理模型 大量实践经验的积累
功能设计的方法
从功能组分（单元）功能特性 功能组分的组合配合比设计 特殊的工艺强化功能特性 组分、工艺的优化组合
例：通过加入成核剂、控制热处理过 程，使基础玻璃中形成微晶体和玻璃 相共存且均匀分布的复合材料—微晶 玻璃。
电能与其他形式能量的转换：电磁效应、电 阻发热效应、热电效应、场致发光效应、电 化学效应等。
二次功能实例
磁场与其他形式能量的转换：热磁效应、磁 冷冻效应、光磁效应等。
热能与其他形式能量的转换：激光加热、热 刺激发光、热化学反应等。
光能与其他形式能量的转换：光化学反应、 光分解反应、化学发光、感光反应、光电效 应等。
电-光-热转换
功能材料举例--压电陶瓷
1.2 Classifications （按功能分类）
力学功能：用于承重、强化韧化等，如超 高强材料、增强纤维等；
化学功能：用于物质分离、加速反应过程 等，如离子交换树脂、催化剂等；
电学功能：用于特殊的导电场合，如超导 体、导电高分子聚合物；
光学功能：反射、发光和感光材料、激光材料 磁学功能：永磁体、铁电材料 声学功能：吸声隔声材料、声电材料 热学功能：保温绝热材料、热管 密封功能：防水材料、防腐材料、密封材料 生物医学功能：人工关节、牙科材料、缓释胶囊 核功能：辐射屏蔽、辐射吸收材料
1.2 Classifications (按材料应用特征分类） 信息材料：传输、储存、运算等 电讯工程材料：传导、显示 能量转换材料：压电、光电 传感材料：热、湿、气、力等感应 航空航天材料： 生物医学材料。
1.3 Structure and Functions 功能材料的特定的功能与材料的结构是密
高强超硬陶瓷：高强高韧性，搞热稳定性， 用于模具、轴承、刀具、轮机叶片。
电子陶瓷：作为具有压电、光电、电光功 能的器件
超导陶瓷：电子、能源、交通、信息等
磁性陶瓷：较大的磁导率和矫顽力，作为微 波器件、量子无线电等部件；
光学陶瓷：透明、红外光、荧光特性好，用 于激光技术、光导纤维、全息照相、集成光 学等
新型建筑功能材料概念和应用
New Functional Building Materials
课程内容
第一部分 建筑功能材料概念
✓ 功能材料的概念 ✓ 功能材料分类 ✓ 功能材料设计原理
第二部分 建筑的组成部分 第三部分 新型建筑中的功能材料
✓ 建筑中的六大材料体系 ✓ 新型功能材料在建筑中的应用
从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材 料、保温材料、防水材料、粘结和密封材料， 以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅 助材料等。
从材质上分，包括天然材料，还有化学材料、 金属材料、非金属材料等等。
材料的功能,可以认为是材料对外界作用的 一种反应形式。具体地说是向材料输入某 种能量, 经过材料的传输或转换,再向外部输 出一种能量。输入和输出的能量的形式或 强弱将会发生变化。
人工晶体：具有高硬度、高耐蚀性，并有压 电、热释电、电光、声光效应等，用于激光、 光电子技术、超导、高能技术等。
光学纤维：工作频率高，频带宽，容量大， 用于远距离通讯，光电控制等
特种玻璃: 透红外玻璃、微孔玻璃、微晶玻 璃、自洁净玻璃、变色玻璃
薄膜材料：具有高的选择过滤性，用于无 公害、节能、环保等
切联系的，例如，压电陶瓷晶体中必须具 有极轴。
对于结构材料，材料的强度、韧性是主要 要求的性能，这类性能对材料的组织、原 子排列方式很敏感；而功能材料主要要求 材料的声、电、热、光、磁等物理性能和 化学性能，它们往往对组织不那么敏感， 而对材料中的电子分布与运动敏感。
应用
高温结构陶瓷：1200(1500)°C使用，用于 空间和军事，发动机
一次功能：当向材料输入的能量和 从材料输出的能量属于同一种形式 时，材料仅起能量传递的作用，材 料的此种功能为一次功能。
一次功能实例
力学性能：惯性、粘性、流动性、润滑性、 制动性、韧性、弹性等
声学性能：吸音性、隔音性等 热学性能：隔热性、传热性、吸热性、蓄
热性等
一次功能实例
光学性能：透光性、遮光性、反射性、折射 性、光吸收性、光偏振性、聚光性、分光性 等。
1. 概论
1.1 功能材料的定义:
指那些具有特定的物理和化学功能如光、 电、磁、声、热等特性的各种材料，包括 电功能材料、磁功能材料、光功能材料、 超导材料、智能材料、储氢材料、生物医 学材料、功能陶瓷等。
功能材料有别于一般意义上的承载（结构） 材料和维护材料。
新型建筑功能材料是区别于传统的砖瓦、灰砂 石等建材的建筑材料新品种。
电学性能：导电性、超导性、绝缘性等
磁学性能：软磁性、硬磁性等
化学性能：催化作用、吸附作用、生化作用、 酶反应、气体吸收性等
二次功能：当向材料输入的能量和 材料输出的能量属于不同形式时， 材料起能量转换作用，材料的此种 功能为二次功能。
二次功能实例
机械能与其他形式能量的转换：压电效应、 磁致伸缩效应、摩擦发热效应、冲击发热效 应、形状记忆效应、感应发光效应、光压效 应、声光效应等。
人类社会的进步，首先体现在人类所能运用的材料对象的进步。 建筑是凝结了人类智慧和材料进步的精华
建筑是凝固的艺术。
建筑是技术的结晶。
建筑的要求?
第一部分 建筑功能材料概念
功能材料被越来越多地应用于 现代建筑；
现代建筑新理念的实现需要更 多更好的新型功能材料。
高温涂层：耐腐蚀、隔热、保温等，用于 空间技术、化工、军事、空间技术等
岩棉毡：高级保温材料 多孔混凝土：保温绝热，吸声隔声 自洁净玻璃：光催化、光解 改性沥青：屋面防水、道路胶凝材料 陶粒：轻质多功能骨料
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1.5 功能材料的设计原理 材料的功能设计
赋予材料以一次或二次功能特性的科学方法 材料设计的层次性：电子-光子层次；原子-原子集团层次；
显微结构层次；宏观结构层次
功能设计的前提
掌握材料结构与性能的关系 建立完整准确的数据库 建立正确的物理模型 大量实践经验的积累
功能设计的方法
从功能组分（单元）功能特性 功能组分的组合配合比设计 特殊的工艺强化功能特性 组分、工艺的优化组合
例：通过加入成核剂、控制热处理过 程，使基础玻璃中形成微晶体和玻璃 相共存且均匀分布的复合材料—微晶 玻璃。
电能与其他形式能量的转换：电磁效应、电 阻发热效应、热电效应、场致发光效应、电 化学效应等。
二次功能实例
磁场与其他形式能量的转换：热磁效应、磁 冷冻效应、光磁效应等。
热能与其他形式能量的转换：激光加热、热 刺激发光、热化学反应等。
光能与其他形式能量的转换：光化学反应、 光分解反应、化学发光、感光反应、光电效 应等。
电-光-热转换
功能材料举例--压电陶瓷
1.2 Classifications （按功能分类）
力学功能：用于承重、强化韧化等，如超 高强材料、增强纤维等；
化学功能：用于物质分离、加速反应过程 等，如离子交换树脂、催化剂等；
电学功能：用于特殊的导电场合，如超导 体、导电高分子聚合物；
光学功能：反射、发光和感光材料、激光材料 磁学功能：永磁体、铁电材料 声学功能：吸声隔声材料、声电材料 热学功能：保温绝热材料、热管 密封功能：防水材料、防腐材料、密封材料 生物医学功能：人工关节、牙科材料、缓释胶囊 核功能：辐射屏蔽、辐射吸收材料
1.2 Classifications (按材料应用特征分类） 信息材料：传输、储存、运算等 电讯工程材料：传导、显示 能量转换材料：压电、光电 传感材料：热、湿、气、力等感应 航空航天材料： 生物医学材料。
1.3 Structure and Functions 功能材料的特定的功能与材料的结构是密
高强超硬陶瓷：高强高韧性，搞热稳定性， 用于模具、轴承、刀具、轮机叶片。
电子陶瓷：作为具有压电、光电、电光功 能的器件
超导陶瓷：电子、能源、交通、信息等
磁性陶瓷：较大的磁导率和矫顽力，作为微 波器件、量子无线电等部件；
光学陶瓷：透明、红外光、荧光特性好，用 于激光技术、光导纤维、全息照相、集成光 学等
新型建筑功能材料概念和应用
New Functional Building Materials
课程内容
第一部分 建筑功能材料概念
✓ 功能材料的概念 ✓ 功能材料分类 ✓ 功能材料设计原理
第二部分 建筑的组成部分 第三部分 新型建筑中的功能材料
✓ 建筑中的六大材料体系 ✓ 新型功能材料在建筑中的应用
从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材 料、保温材料、防水材料、粘结和密封材料， 以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅 助材料等。
从材质上分，包括天然材料，还有化学材料、 金属材料、非金属材料等等。
材料的功能,可以认为是材料对外界作用的 一种反应形式。具体地说是向材料输入某 种能量, 经过材料的传输或转换,再向外部输 出一种能量。输入和输出的能量的形式或 强弱将会发生变化。
人工晶体：具有高硬度、高耐蚀性，并有压 电、热释电、电光、声光效应等，用于激光、 光电子技术、超导、高能技术等。
光学纤维：工作频率高，频带宽，容量大， 用于远距离通讯，光电控制等
特种玻璃: 透红外玻璃、微孔玻璃、微晶玻 璃、自洁净玻璃、变色玻璃
薄膜材料：具有高的选择过滤性，用于无 公害、节能、环保等
切联系的，例如，压电陶瓷晶体中必须具 有极轴。
对于结构材料，材料的强度、韧性是主要 要求的性能，这类性能对材料的组织、原 子排列方式很敏感；而功能材料主要要求 材料的声、电、热、光、磁等物理性能和 化学性能，它们往往对组织不那么敏感， 而对材料中的电子分布与运动敏感。
应用
高温结构陶瓷：1200(1500)°C使用，用于 空间和军事，发动机
一次功能：当向材料输入的能量和 从材料输出的能量属于同一种形式 时，材料仅起能量传递的作用，材 料的此种功能为一次功能。
一次功能实例
力学性能：惯性、粘性、流动性、润滑性、 制动性、韧性、弹性等
声学性能：吸音性、隔音性等 热学性能：隔热性、传热性、吸热性、蓄
热性等
一次功能实例
光学性能：透光性、遮光性、反射性、折射 性、光吸收性、光偏振性、聚光性、分光性 等。
1. 概论
1.1 功能材料的定义:
指那些具有特定的物理和化学功能如光、 电、磁、声、热等特性的各种材料，包括 电功能材料、磁功能材料、光功能材料、 超导材料、智能材料、储氢材料、生物医 学材料、功能陶瓷等。
功能材料有别于一般意义上的承载（结构） 材料和维护材料。
新型建筑功能材料是区别于传统的砖瓦、灰砂 石等建材的建筑材料新品种。
电学性能：导电性、超导性、绝缘性等
磁学性能：软磁性、硬磁性等
化学性能：催化作用、吸附作用、生化作用、 酶反应、气体吸收性等
二次功能：当向材料输入的能量和 材料输出的能量属于不同形式时， 材料起能量转换作用，材料的此种 功能为二次功能。
二次功能实例
机械能与其他形式能量的转换：压电效应、 磁致伸缩效应、摩擦发热效应、冲击发热效 应、形状记忆效应、感应发光效应、光压效 应、声光效应等。