功能材料 第一章 概论

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1、新型功能材料华东理工大学材料科学与工程学院郭卫红汪济奎主讲guoweihong@ecust.edu.cnguoweihong@hotmail.com前言1研究功能材料的意义2新型功能材料带给我们的机遇与挑战3本课程的目的和意义4本课程的特点5课程的要求以及课程的安排第一章功能材料概论功能材料与现代生活的渗透随着时代的发展，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

2、意，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。近十年来，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.新型功能材料的应用示例医用内窥镜2021/6/275新型功能材料的应用示例2021/6/276第一节功能材料的概念与分类1.1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(FunctionalMat

3、erials)特种材料(SpecialityMaterials)精细材料(FineMaterials)2021/6/277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。相对于通常的结构材料而言，一般是指这类材料除了具有机械特性外，还具有其它的功能特性。2021/6/278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，就象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，功能材料即遵循材料的一般特性，遵循材料的一般的变化规律但又具有其自身的特点，可认为是传统材料的更高级的运动形式

4、。2021/6/2791.2功能材料的分类从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下几类:力学性能：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。物理化学功能(1)电学功能材料：如超导体，导电高分子等等。(2)光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等。(3)能量转换材料：如压电材料、光电材料。2021/6/2710化学功能(1)分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物。(2)反应功能材料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。(3)生物功能材料：如固定化酶，生物反应器等等。2021/6/2711生物化学功能(1)医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人

5、工心肺，可降解的医用缝合线、骨丁、骨板等等。(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。(3)生物降解材料2021/6/2712种类功能特性应用示例导电高分子材料导电性电极电池、防静电材料、屏蔽材料超导材料导电性核磁共振成像技术、反应堆超导发电机高分子半导体导电性电子技术与电子器件光电导高分子光电效应电子照相、光电池、传感器压电高分子力电效应开关材料、仪器仪表测量材料，触感材料热电高分子热点效应显示、测量声电高分子声电效应音响设备、仪器磁性高分子导磁作用塑料磁石、磁性橡胶、磁性元器件、中子吸收、微型电机、进步电机、传感器表1－1主要功能材料的特性及应用

6、示例2021/6/2713磁性记录材料磁性转换磁带、磁盘电致变色材料光电效应显示、记录光功能材料光纤材料光的曲线传播、通讯、显示、医疗器械液晶材料偏光效应显示、连接器光盘的基板材料光学原理高密度记录和信息贮存感光树脂，光刻胶光化学反应大规模集成电路的精细加工、印刷荧光材料光化学作用情报处理，荧光染料光降解材料光化学作用减少化学污染光能转换材料光电、光化学太阳能电池分离膜与交换膜传质作用化工、制药、环保、冶金2021/6/2714高分子催化剂与高分子固定酶催化作用化工、食品加工、制药、高分子试剂絮凝剂吸附作用稀有金属提取、水处理贮氢材料吸附作用化工、能源高吸水树脂吸附作用化工

7、、农业、纸制品人工器官材料替代修补人体脏器药物高分子药理作用药物降解性缝合材料化学降解非永久性外科材料医用粘合剂物理与化学作用外科和修补材料2021/6/2715输入图1－1材料显示功能的示意图材料输出图1－1是材料显示功能的示意图。材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。功能材料按其功能的显示过程又可分为一次功能材料和二次功能材料。第二节功能设计的原理和方法2021/6/2716所谓功能设计，就是赋予高分子材料以一次功能或二次功能特性的方法。其主