现代功能材料及应用

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1、第一章功能材料概论晋遛并竟葜句踬翌槛磁扩敦随着时代的发展，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。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。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

2、问世。未来世界需要更多的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页域。儿馔绋尴惯顺位顷刨杈牌刻第一节功能材料的概念与分类趾鲂衾彳漤循攥憧罢钡鎏伫一、功能材料的概念蓖智漏篇垒囔同颠忾伧鹏瓠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（FunctionalMaterials）、特种材料（SpecialityMaterials）或精细材料（FineMaterials）。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

3、，一般除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。靴滟犍眭僦栅齑砂嫣摺埔瓤特定的功能与材料的特定结构是相联系的。如导电聚合物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，因此出．现了形状记忆合金；压电陶瓷晶体必须有极轴等等。笊勇跸端地力戕挛斧晾唯孥功能材料是一门新的学科，是从经典的高分子材料中孕育出来的学科，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一般特性和变化规律又具有其自身的特点，因此可认为是传统材料的更高级的运动形式。赕赫缀煤袒箨

4、白诙擎善烩僻二、功能材料的分类雍韪桥蒋踉涿郐统恹嗒弄镞随着技术的发展和人类认识的扩展，新型的功能材料不断被开发出来，因此对其也产生了许多不同的分类方法。从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下几类。鹊疼鸡窜由吊钮袂碎择桌讵(l)力学功能主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高结晶材料，超高强材料等等。撼诵奈爱程刖溘瀣瑭官悉兢(2）化学功能暇犁皋贝姝困篮虞膑氙馕汇①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物。俏岍氮稂褴诂牢蚴贬就敫蚕②反应功能材料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。涅意侈猹化孚刷耕璇榷昊押③生物功能材料：如固定化酶，生物

5、反应器等等。憷缥短尤迢泻郓丨凸铄荚忾(3）物理化学功能处毕捎孚楂跑耽费猝咫带艚①电学功能材料：如超导体，导电高分子等等。筋漫囵塬雇薄谮忒涡五蔺本②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等。榭胃环碱祀沥葶樾敫彤颊楣③能量转换材料：如压电材料、光电材料。褒袄洮和蝮基危埔蹼浼菝悄(4）生物化学功能惦裸鞒藁樯鲡噙创缭中五�①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等等。臁髌鄙倘趼灿脐刷耷踟弁维②功能性药物：如缓释性高分子，药物活性高分子，高分子农药等等。堙黥鄹蕺遁澶奢统蠕跟姆滇③生物降解材料印龆捡嫜努挥毖粪堠

6、舸涞孥目前对新型功能材料的称呼比较混乱，有按功能特性分类的，也有按应用范围分类或习惯称呼。从具体用途不同的角度出发，表1－1介绍了一些主要的功能材料的特性及应用示例。匏匣夹醅擦齐儒榛鲜绕札廪表1－1主要功能材料的特性及应用示例佃邈扯巡趿罹凸脊娆撙琮挤种类功能特性应用示例顾淌凝填颐蜃绸萤茇摧讣嬖导电高分子材料导电性电极电池、防静电材料、屏蔽材料趸厩屈击希蜘付敖刹剁潍诹超导材料导电性核磁共振成像技术、反应堆超导发电机揩惶聿薪董钤笨现镆癫秽社高分子半导体导电性电子技术与电子器件叹矗岑东旎礞怒阅镔皑廖虑光电导高分子光电效应电子照相、光电池、传感器

7、芡眉糜衩呗揭萃淀弧煺少痉压电高分子力电效应开关材料、仪器仪表测量材料，机器人触感材料哩内湫捺僻尕詹旧转脖缌芫热电高分子热点效应显示、测量咦妤蹙垂汁思搬勇龉涑稿似声电高分子声电效应音响设备、仪器唼隍瑜窃鼠嗽偻阔缧立娄谧磁性高分子导磁作用塑料磁石、磁性橡胶、仪器仪表的磁性元器件、纳伊太惴渑嗑羔鬻币挺砭春中子吸收、微型电机、进步电机、传感器鲣赃陡穿楗纱肥转撺翠胞化磁性记录材料磁性转换磁带、磁盘骇呈洞怂歹驭肃硝钟室淬绵电致变色材料光电效应显示、记录铟酽颍璁砥叛窗釜邢搅玖葚光功能材料飞讨抠耽酌睾伏椎荒鳐寮秸光纤材料光的曲线传播通讯、显示、医疗器械椟

8、吲幂婚穗颏蜚趑患惭戬谅液晶材料偏光效应显示、连接器揽内呛叶暖脊杆攥掂蠕蔹纺光盘的基板材料光学原理高密度记录和信息贮存勿嶷詹动菲�茌嗥煸茯茛啵感光树脂，光刻胶光化学反应大规模集成电路的精细加工、