第一章 功能材料概论

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1、功能高分子材料Functionalpolymers北理工珠海学院化工与材料学院王莹1主要参考资料1、《功能高分子材料》，焦剑姚军燕主编，化学工业出版社，2007年2、《功能高分子材料化学》（第二版），赵文元、王亦军编，化学工业出版社，2003年9月。3、《功能高分子材料》，马建标、李晨曦编，化学工业出版社，2000年5月。21986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。3一般认为，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

2、、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4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。第一章绪论5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。6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

3、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。7功能高分子：与常规聚合物相比具有明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功能（如化学活性、光敏性、导电性、催化活性、生物相容性、药理性能、选择分类性能等）的聚合物大分子。1.1.1功能高分子材料的定义与研究内容8功能高分子与高性能高分子性能：材料对外部作用或外部刺激的表征与抵抗的特性。例如，对外力的抵抗表现为材料的强度、模量等；对热的抵抗表现为耐热性；对光、电、化学药品的抵抗，则表现为材料的耐光性、绝缘性、防腐蚀性等。9功能

4、：下图为材料的功能显示示意图。输入材料输出指向材料输入某种能量和信息，材料内部发生质和量的变化或其中任何一种变化（经过材料的储存、传输或转换等过程，）而产生的输出的特性。例如，材料在受到外部光的输入时，材料可以输出电性能，称为材料的光电功能；材料在受到多种介质作用时，能有选择地分离出其中某些介质，称为材料的选择分离性。此外，如压电性、药物缓释性等，都属于功能的范畴。101.1.2功能高分子材料的特点一、产量小、产值高、制造工艺复杂；二、具有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功能；三、既可以单独使用，也可以与其他材料复合制作成结构件，实现结构/功能一

5、体化。11材料的功能按其功能的显示过程又可分为一次功能和二次功能。12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。Ａ、一次功能13一次功能主要有下面的八种。①力学功能。如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、恒弹性、高弹性、振动性和防震性。②声功能。如隔音性、吸音性。③热功能。如传热性、隔热性、吸热性和蓄热性等。④电功能。如导电性、超导性、绝缘性和电阻等。14⑤磁功能。如硬磁性、软磁性、半硬磁性等。⑥光功能。如遮光性、透光性、折射光性、反射光性、吸光性

6、、偏振光性、分光性、聚光性等。⑦化学功能。如吸附作用、气体吸收性、催化作用、生物化学反应、酶反应等。⑧其他功能。如放射特性、电磁波特性等。15当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于不同形式时，材料起能量的转换部件作用，材料的这种功能称为二次功能或高次功能。有人认为这种材料才是真正的功能材料。Ｂ、二次功能16二次功能按能量的转换系统可分为如下五类。①光能与其他形式能量的转换；②电能与其他形式能量的转换；③磁能与其他形式能量的转换；④热能与其他形式能量的转换；⑤机械能与其他形式能量的转换。17如光合成反应、光分解反应、光化学反应、光致抗蚀、化学发光，感光反应，光致伸

7、缩，光生伏特效应和光导电效应。①光能与其他形式能量的转换18如电磁效应、电阻发热效应、热电效应、光电效应、电化学效应和电光效应等。②电能与其他形式能量的转换19③磁能与其他形式能量的转换如光磁效应、热磁效应、磁冷冻效应和磁性转变效应等。20④热能与其他形式能量的转换如激光加热、热刺激发光、热化学反应等。21⑤机械能与其他形式能量的转换。如形状记忆效应、热弹性效应、机械化学效应、压电效应、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应和磁致伸缩效应等。22功能高分子材料至少应具有----物理功能：导电、热电、压电、超导、形状记忆、磁化、光致变色等化学功能：离子交换、催化、

8、光分解等介