第一章 功能材料概论

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1、功能陶瓷材料与器件主讲人：周卫兵jsyczwb@whut.edu.cn1参考书籍1.马如章，功能材料学概论冶金工业出版社，19992.《特种陶瓷工艺学》，主编：李世普，武汉工业大学出版社，19903.《功能材料》，主编：田莳北京航空航天大学出版社，1995.84.《功能材料概论》，主编：殷景华,王雅珍,哈尔滨工业大学出版社，19995.《功能材料及其应用手册》，主编：黄泽铣机械工业出版社，19916.刘鹏，功能材料及其应用手册，机械工业出版社20002相关的文献资料www.elsevier.com,www.chinafm.org.cn,中国期刊网中国”863”,”973”,国家自然

2、科学基金中国专利网http://www.sipo.gov.cn美国专利商标局http://www.uspto.gov/patftIBM知识产权信息网http://www.delphion.com欧洲专利数据库http://ep.espacenet.com日本专利数据库http://www.ipdl.jpo-miti.go.jp/homepg-e.ipdl杂志：《功能材料与器件学报》，《功能材料》3《功能材料与器件学报》微电子机械系统（MEMS）微电子和光电子材料与器件薄膜材料与器件纳米材料与器件智能材料与器件传感器和传感器材料金刚石薄膜及应用磁性和磁光电材料铁电材料生物材料高温超导

3、材料4讨论题1.你认为国内外对功能陶瓷的研究进展如何?可以举例说明。差距怎样？怎样改进？2.如何去进行功能材料的设计？设计的方法如何？可以举例说明。（如：设计如何提高SiC的导电性？）5绪论现代陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类，是航天、新能源、新材料、微电子、激光、海洋工程和生物工程等高新技术的重要组成部分和不可缺少的物质基础，也是当前高技术竞争的热点之一。6功能陶瓷是利用其特有的电、磁、声、光、热、弹等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现特定的使用功能。7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

4、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。8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。9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。10一、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

5、功能材料(FunctionalMaterials)、特种材料(SpecialityMaterials)或精细材料(FineMaterials)。第一节功能材料的概念与分类11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。这类材料相对于通常的结构材料而言，一般除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。12材料的特定的功能与材料的特定结构是相联系的。如对于导电聚合物来说，它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。13功能材料是一门新的学科，目前对它进行严格的定义尚有一定的难度，就像许

6、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。14二、功能材料的分类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四类。15(1)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。16(2)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；③生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。17（3）物理化学功能①

7、电学功能材料：如超导体，导电高分子等；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。18(4)生物化学功能①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等；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；③生物降解材料19下图为材料显示功能的示意图。输入材料输出第二节功能设计的原理和方法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