浅析现代功能材料.doc

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1、浅析现代功能材料【摘要】简要介绍了功能材料的几种类型，讲解了铁电材料、铁磁材料、热电材料、形状记忆材料以及纳米材料的定义。分析了这五种材料的基本特性，较具体的讲述了这几种材料在H常生活屮的应用。【关键词】功能材料；特点；发展现状一、引言功能材料的概念是美国MortonJA于1965年首先提出来的。功能材料是指具有一种或几种特定功能的材料，如磁性材料、光学材料等，它具有优良的物理、化学和生物功能，在物件中起着“功能”的作用。随着社会的不段发展，功能材料的作用越来越大。下面对几种功能材料做一些简单的介绍。二、铁电材料在具有压电效应的材料屮，具有自发极化（自发极化包括二部分

2、：一部分来源于离子直接位移；另一部分是由于电子云的形变），且自发极化能够为外电场所转向的一类材料称为铁电材料。铁电材料的发展大体可以分为四个阶段：罗息盐时期一发现铁电性；KDP时期一铁电热力学理论；钙钛矿时期一铁电软模理论；铁电薄膜及器件时期一小型化（铁电液晶、聚合物复合材料、薄膜材料和异质结构等非均匀系统）。现代功能材料的应用非常广泛，可作信息存储、图象显示；可以做成小体积大容量的陶瓷电容器；铁电薄膜能用于不挥发存贮器外，还可利用其压电特性，用于制作压力传感器，声学共振器，还可利用铁电薄膜热释电非致冷红外传感器研究等。虽然应用广泛，但铁电材料的研究血临很多I木I难，

3、例如薄膜化引起的界面问题，小型化带来的尺寸效应和加工、表征问题，集成化导致的兼容性问题等等。同时，与铁电材料及器件相关的新原理、新方法、新应用都值得我们去研究和开发。三、铁磁材料随着材料科学的发展，铁磁材料已成为一种重要的智能材料。铁磁材料主耍包括软磁材料、硬磁材料、和矩磁材料。软磁材料是具有低娇顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。例如变压器，变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是一级级线圈、二级线圈和铁心。在电器设备和无线电路屮，常用作升降电压、安全隔离等。其中铁芯芯便是软磁体。硬磁材料是指磁化后

4、不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。硬磁材料可用于永久扬声器、扩音器、电话等。扬声器纸盆背面是磁铁，外磁式扬声器用金属螺丝刀去接触磁铁时会感觉到磁性的存在；内磁式扬声器屮没有这种感觉，但是外壳内部确有磁铁，便是硬磁体。矩磁材料，是指具有矩形磁滞回线的铁氧体材料。它的特点是，当有较小的外磁场作用时，就能使之磁化，并达到饱和，去掉外磁场后，磁性仍然保持与饱和时一样。四、热电材料热电材料又叫称温差电材料，是一种利用固体内部载流子的运动实现热能和电能直接相互转换的功能材料，主要用于热电发电和制冷。热电材料根据运作温度可分为三类：硏化钮及具合金，

5、这是被广为使用于热电致冷器的材料，其最佳运作温度＜450°C；确化铅及其合金，这是被广为使用于热电产生器的材料，其最佳运作温度大约为iooo°c；硅错合金，此类材料亦常应用于热电产生器，其最佳运作温度大约为1300°Co五、形状记忆材料具有一定形状的固体材料，在某一低温状态下经过塑性变形后，通过加热到这种材料固有的某一临界温度以上时，材料又恢复到初始形状的现象，称为形状记忆效应。具有形状记忆效应的材料称为形状记忆材料。形状记忆材料分为三类：形状记忆合金（钛-鎳系形状记忆合金，铜基系形状记忆合金和铁系形状记忆合金）；形状记忆陶瓷；形状记忆聚合物。形状记忆材料作为新型功能

6、材料在航空航天、自动控制系统、医学、能源筹领域具有重要的应用。形状记忆合金已广泛用于人造卫星天线、机器人和自动控制系统、仪器仪表、医疗设备和能量转换材料。近年來，又在高分子聚合物、陶瓷材料、超导材料中发现形状记忆效应，而且在性能上各具特色，更加促进了形状记忆材料的发展相应用。六、纳米材料纳米是一个长度单位，lnm二10-9叭纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指1-lOOnino当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米材料的发展大致可划分为三个阶段：第一阶段（1990年以前人主要是在实验室探索用各种方法制

7、备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同丁普通材料的特殊性能。第二阶段（1990-1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料。第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。纳米材料的特性主要有：小尺寸效应、表面和界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。纳米材料的应用非常广泛，比如纳米陶瓷材料、纳米传感器、纳米倾斜功能材料、纳米半导体材料、纳米催化材料以及在家电、纺织工业和机械工业上的应用。材料是现代科技和国民经济的物质