第4章-材料化学-新型材料概述
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“智能”
2013-7-25
Smart Material Structure “机敏”
26
2013-7-25
智能材料与普通功能材料的区别
27
2.2 功能材料的智能化
2.2 Intelligentize of functional materials
2013-7-25
聚苯胺在酸性水溶液中 氧化-还原时化学结构变化
5
1.2 功能设计的原理与方法
（1）一次功能材料
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，材料起
到能量传输部件的作用，材料的这种
1.2 功能设计原理与方法
功能称为一次功能，以一次功能为使
用目的的材料又称为载体材料。
2013-7-25 6
二次功 能材料
（2）二次功能材料
当向材料输入的能量和从材料输
（2）根据功能的要求 设计合适的加工工艺
2013-7-25 13
1.2.3 高分子功能材料设计
（1）通过分子设计合成新功能
（2）通过特殊的加工赋予材料以功能特性 （3）通过两种或两种以上的具有不同 功能或性能的材料进行复合获得新功能
1.2.3 Polymer functional materials
出能量属于不同形式时，材料起着 能量的转换部件作用，材料的这种 功能称为二次功能或高级功能。 有人认为这种材料才是真正的功 能材料。
2013-7-25 7
三大材料
金属功能材料 无机非金属功能材料 有机功能材料 固体物理和固体化学
2013-7-25
8
功能设 计
功能设计
赋予材料以一次功能或二次功能特 性的科学方法，根据所要求的性能而 定，材料设计可以从电子、光子出发， 也可以从原子、原子集团出发，可以 从微观到宏观。
纳米材料
大块非晶材料
真空快淬材料
磁性形状记忆合金
2013-7-25
11
1.2.2 无机非金属功能材料设计
功能玻璃
功能陶瓷
1.2.2 Non-metallic functional materials
2013-7-25
Leabharlann Baidu
12
（1）根据功能的要求设计配方
微晶玻璃 光色玻璃 半导体玻璃 激光玻璃 生物玻璃
脊柱中止痛移植物示意图
2013-7-25 30
组织工程相关的灵巧生物材料的构想
2013-7-25 31
2.5 智能材料的应用
2.5 Application
飞机上检测环境的传感器
2013-7-25 32
飞机智能表层的电子对抗功能
2013-7-25 33
智能建筑结构的用途
J
2013-7-25 34
Chapter 4-9
Introduction of New-style Materials
新型材料概述
Chapter 4-9 Introduction of New-Style Materials
2013-7-25
1
J
J
1、功能材料概述
Catalog
2、智能材料概述
2013-7-25
2
1、功能材料概述
2013-7-25 9
1.2.1 金属功能材料设计
寻找具有特定功能的金属材料
稀土永磁材料 稀土储氢材料
1.2.1 Metallic functional materials
稀土功能材料 的 制备和应用
信息显示材料 催化材料 超磁致伸缩材料 巨磁电阻材料
2013-7-25
10
利用各种金属材料的特性，制备 符合使用要求的合金
所谓智能或灵巧材料是 能感知外部刺激（传感功能）、
2 Intelligent materials
能判断并适当处理（处理功能）而且 本身可以执行（执行功能）的材料。
2013-7-25 24
2.1 Concepts
智能材料和灵巧结构物的特征
2013-7-25 25
智能材料结构
Intelligent Material Structure
1.3.3 Polymer functional materials
线性聚合物
交联聚合物
2013-7-25
22
（2）官能团的性质 对材料性质的影响
① 骨架起主要作用 ② 官能团起主要作用 ③ 骨架与官能团起协同效应 ④ 官能团起辅助作用
J
2013-7-25 23
2、智能材料概述
2.1 智能材料的概念
2013-7-25 4
1.1.2 功能材料的分类
① 分离功能材料
（1）力学性能 （2）化学功能
② 反应功能材料
③ 生物功能材料
① 电学功能材料
② 光学功能材料
（3）物理化学功能 （4）生物化学材料
2013-7-25
Classification
③ 能量转换材料
① 医用功能材料
② 功能性药物 ③ 生物降解材料
1.3.2 Non-metallic functional materials
⑤ 从热力学平衡角度研究材料的组态、结构 和稳定性，以获得相图，同时测定性能，全面 掌握不同组成、结构和工作温度下的材料特性。
2013-7-25 19
（2）功能玻璃和陶瓷发展的新特点
新型功能玻璃独特的性质
磁光玻璃的磁-光转换性能、
纳米晶粒材料
纳米复合材料
2013-7-25
。
16
① 纳米晶稀土永磁材料
② 磁性液体
既有一般磁体的磁性 又具有液体的流动性， 是由纳米级的磁性颗粒通过表面活性剂 均匀分散在载液中形成稳定的胶体体系。
2013-7-25
17
（2）真空快淬材料
解决易氧化材料（例如含稀土元素） 的成型问题，可以制造带材、极薄带、 特种粉末等，还可以研究开发常规工 艺无法达到的新相出现。
声光玻璃的声光性、 导电玻璃的导电性、 记忆玻璃的记忆特性
2013-7-25 20
功能陶瓷
微电子技术推动下的微型化（薄片化）和 高速度化； 在安全和环保工作的促进下，发展 传感器和多孔瓷； 重视材料复合技术； 加速智能化。
2013-7-25 21
1.3.3 高分子功能材料的特点
（1）功能高分子材料中 的骨架结构
1.1 功能材料的概念与分类 1.1.1 功能材料的概念
1 Functional materials
通过光、电、磁、热、化学、 生化等作用后具有特定功能的
材料
2013-7-25 3
在国外，
常常将这类材料称为 功能材料、 特种材料
1.1 Concept
或精细材料
Functional Materials Speciality Materials Fine Materials
（4）通过对材料进行各种表面处理 以获得新功能
2013-7-25 14
1.3 功能材料的特点
1.3.1 金属功能材料的特点
形状记忆合金体系
配方不同
1.3 Characteristic
非晶态合金
加工方法不同
功能不同
特性不同
2013-7-25 15
（1）纳米金属材料
纳米材料
纳米颗粒材料
1.3.1 Metallic functional materials
真空快淬AB5型新型储氢合金 新型非晶态和纳米晶极薄带
2013-7-25 18
1.3.2 无机非金属功能材料的特点 （1）组合设计应用
① 无机结构基元和虚拟结构基元的组合化学； ② 无机功能材料组合合成技术 与表征方法的基础研究；
③ 特殊技术和特定结构组合化学；
④ 固体氧化物燃料电池中新型中、低温区工作 的固体复合氧化物电解质材料的探索和筛选；
28
2.3 结构材料的智能化
“自行诊断功能”
“损伤显示功能” “自修复”和“自愈合功能”
2.3 Intelligentize of Structural materials
“自组装功能” “自分解性”和“自转变性”
2013-7-25 29
2.4 生物材料 的智能化
2.4 Intelligentize of bio-materials
2013-7-25
Smart Material Structure “机敏”
26
2013-7-25
智能材料与普通功能材料的区别
27
2.2 功能材料的智能化
2.2 Intelligentize of functional materials
2013-7-25
聚苯胺在酸性水溶液中 氧化-还原时化学结构变化
5
1.2 功能设计的原理与方法
（1）一次功能材料
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，材料起
到能量传输部件的作用，材料的这种
1.2 功能设计原理与方法
功能称为一次功能，以一次功能为使
用目的的材料又称为载体材料。
2013-7-25 6
二次功 能材料
（2）二次功能材料
当向材料输入的能量和从材料输
（2）根据功能的要求 设计合适的加工工艺
2013-7-25 13
1.2.3 高分子功能材料设计
（1）通过分子设计合成新功能
（2）通过特殊的加工赋予材料以功能特性 （3）通过两种或两种以上的具有不同 功能或性能的材料进行复合获得新功能
1.2.3 Polymer functional materials
出能量属于不同形式时，材料起着 能量的转换部件作用，材料的这种 功能称为二次功能或高级功能。 有人认为这种材料才是真正的功 能材料。
2013-7-25 7
三大材料
金属功能材料 无机非金属功能材料 有机功能材料 固体物理和固体化学
2013-7-25
8
功能设 计
功能设计
赋予材料以一次功能或二次功能特 性的科学方法，根据所要求的性能而 定，材料设计可以从电子、光子出发， 也可以从原子、原子集团出发，可以 从微观到宏观。
纳米材料
大块非晶材料
真空快淬材料
磁性形状记忆合金
2013-7-25
11
1.2.2 无机非金属功能材料设计
功能玻璃
功能陶瓷
1.2.2 Non-metallic functional materials
2013-7-25
Leabharlann Baidu
12
（1）根据功能的要求设计配方
微晶玻璃 光色玻璃 半导体玻璃 激光玻璃 生物玻璃
脊柱中止痛移植物示意图
2013-7-25 30
组织工程相关的灵巧生物材料的构想
2013-7-25 31
2.5 智能材料的应用
2.5 Application
飞机上检测环境的传感器
2013-7-25 32
飞机智能表层的电子对抗功能
2013-7-25 33
智能建筑结构的用途
J
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Chapter 4-9
Introduction of New-style Materials
新型材料概述
Chapter 4-9 Introduction of New-Style Materials
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1
J
J
1、功能材料概述
Catalog
2、智能材料概述
2013-7-25
2
1、功能材料概述
2013-7-25 9
1.2.1 金属功能材料设计
寻找具有特定功能的金属材料
稀土永磁材料 稀土储氢材料
1.2.1 Metallic functional materials
稀土功能材料 的 制备和应用
信息显示材料 催化材料 超磁致伸缩材料 巨磁电阻材料
2013-7-25
10
利用各种金属材料的特性，制备 符合使用要求的合金
所谓智能或灵巧材料是 能感知外部刺激（传感功能）、
2 Intelligent materials
能判断并适当处理（处理功能）而且 本身可以执行（执行功能）的材料。
2013-7-25 24
2.1 Concepts
智能材料和灵巧结构物的特征
2013-7-25 25
智能材料结构
Intelligent Material Structure
1.3.3 Polymer functional materials
线性聚合物
交联聚合物
2013-7-25
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（2）官能团的性质 对材料性质的影响
① 骨架起主要作用 ② 官能团起主要作用 ③ 骨架与官能团起协同效应 ④ 官能团起辅助作用
J
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2、智能材料概述
2.1 智能材料的概念
2013-7-25 4
1.1.2 功能材料的分类
① 分离功能材料
（1）力学性能 （2）化学功能
② 反应功能材料
③ 生物功能材料
① 电学功能材料
② 光学功能材料
（3）物理化学功能 （4）生物化学材料
2013-7-25
Classification
③ 能量转换材料
① 医用功能材料
② 功能性药物 ③ 生物降解材料
1.3.2 Non-metallic functional materials
⑤ 从热力学平衡角度研究材料的组态、结构 和稳定性，以获得相图，同时测定性能，全面 掌握不同组成、结构和工作温度下的材料特性。
2013-7-25 19
（2）功能玻璃和陶瓷发展的新特点
新型功能玻璃独特的性质
磁光玻璃的磁-光转换性能、
纳米晶粒材料
纳米复合材料
2013-7-25
。
16
① 纳米晶稀土永磁材料
② 磁性液体
既有一般磁体的磁性 又具有液体的流动性， 是由纳米级的磁性颗粒通过表面活性剂 均匀分散在载液中形成稳定的胶体体系。
2013-7-25
17
（2）真空快淬材料
解决易氧化材料（例如含稀土元素） 的成型问题，可以制造带材、极薄带、 特种粉末等，还可以研究开发常规工 艺无法达到的新相出现。
声光玻璃的声光性、 导电玻璃的导电性、 记忆玻璃的记忆特性
2013-7-25 20
功能陶瓷
微电子技术推动下的微型化（薄片化）和 高速度化； 在安全和环保工作的促进下，发展 传感器和多孔瓷； 重视材料复合技术； 加速智能化。
2013-7-25 21
1.3.3 高分子功能材料的特点
（1）功能高分子材料中 的骨架结构
1.1 功能材料的概念与分类 1.1.1 功能材料的概念
1 Functional materials
通过光、电、磁、热、化学、 生化等作用后具有特定功能的
材料
2013-7-25 3
在国外，
常常将这类材料称为 功能材料、 特种材料
1.1 Concept
或精细材料
Functional Materials Speciality Materials Fine Materials
（4）通过对材料进行各种表面处理 以获得新功能
2013-7-25 14
1.3 功能材料的特点
1.3.1 金属功能材料的特点
形状记忆合金体系
配方不同
1.3 Characteristic
非晶态合金
加工方法不同
功能不同
特性不同
2013-7-25 15
（1）纳米金属材料
纳米材料
纳米颗粒材料
1.3.1 Metallic functional materials
真空快淬AB5型新型储氢合金 新型非晶态和纳米晶极薄带
2013-7-25 18
1.3.2 无机非金属功能材料的特点 （1）组合设计应用
① 无机结构基元和虚拟结构基元的组合化学； ② 无机功能材料组合合成技术 与表征方法的基础研究；
③ 特殊技术和特定结构组合化学；
④ 固体氧化物燃料电池中新型中、低温区工作 的固体复合氧化物电解质材料的探索和筛选；
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2.3 结构材料的智能化
“自行诊断功能”
“损伤显示功能” “自修复”和“自愈合功能”
2.3 Intelligentize of Structural materials
“自组装功能” “自分解性”和“自转变性”
2013-7-25 29
2.4 生物材料 的智能化
2.4 Intelligentize of bio-materials