功能材料介绍PPT.ppt

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1、讲授内容：绪论第一章晶体结构基础第二章凝聚态材料简介第三章磁性材料第四章半导体材料第五章光功能材料第六章功能陶瓷第七章能量转换材料第八章功能高分子材料第九章特殊功能合金（膨胀合金、储氢合金、形状记忆合金）第十章薄膜功能材料第十一章电阻及导电材料还有化学功能材料如高分子试剂、催化剂，高分子药物，生物医学材料不讲重点前八章概论一、材料及材料发展简史1、材料材料是人类赖以生存和国民经济发展的物质基础。材料、信息、能源被公认为现代文明的三大支柱。80年代，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术的重要标志。什么是材料？材料是人类用于制造物品、器件、机器或其他产品的

2、物质。材料技术是探讨材料的制备、结构、性能、功效及其相互关系的技术。当代每一项重大技术的出现都依赖于新材料的发展。例如：半导体材料的发现和发展导致了微电子工业、大规模集成电路、高速运算计算机等的出现；高温材料及高性能结构材料的出现使航空航天技术快速发展；低损耗光导纤维使当今你蓬勃发展的光纤通信得以实现；等等。材料科学是物理、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、医学、生物学及计算科学等多学科交叉融合的结果。材料技术的基本原理植根于凝聚态物理、物理化学和合成化学。物理学及物理技术为材料科学提供了强有力的理论和实验研究手段，材料的组织、结构及性能的研究都离不开物理学。2

3、、材料的发展史人类发展的历史证明，材料的发展导致时代变迁。人类的历史曾以使用的主要材料来划分，如石器时代、铜器时代和铁器时代等。早在100万年前，人类开始使用石头做工具，使人类进入旧石器时代。大约1万年前，人类能对石头进行加工，使石头成为精制的器皿和工具，从而进入新石器时代。在新石器时代，人类开始用毛皮遮身。8000年前，中国开始用蚕丝做衣服。4500年前，印度人开始种植棉花，这些都标志着人类使用材料促进人类文明进步。此外，人类还使用竹、木、骨等原始天然材料，不经或稍许加工而制成工具或用具。这是材料发展的初始阶段，其特点是人类单纯选用天然材料。人类还处于新石

4、器时代，就已经发明了粘土成型，在火烧固化而得到陶器，用作器皿或装饰品。陶器的出现，是对人类文明的一大促进。在烧制陶器的过程中，又偶然发现了铜和锡，实际上是铜和锡的氧化物在高温下被碳还原的产物，进而生产出色泽鲜艳且能浇铸的青铜，使人类进入青铜时代。这是人类较大量使用金属的开始。希腊、印度、埃及和中国都在公元前3000年左右进入青铜时代。中国在商周处于青铜时代的鼎盛时期，湖北隋县出土的编钟、西安青铜马车都反映当时中国冶金技术水平和高超的制造工艺。公元前13-14世纪，人类开始使用铁。3000年前的铁器比青铜器更为普遍，人类开始进入铁器时代。到春秋末期，中国的生铁

5、技术遥遥领先于其他国家。如生铁退火而制成的韧性铸铁以及生铁炼钢技术发明，促进了当时生产力的大发展，对农业、水利和军事的发展起到了极大的作用，推动了世界的文明与进步。18、19世纪蒸汽机、电动机的发明对金属材料提出了更高的要求，同时对钢铁冶金技术产生了更大的推动作用。炼钢技术大大促进了机械制造、交通铁路及纺织业的发展。随之，各种特殊钢如高速钢、硅钢及不锈钢相继问世，铜、铝业得到大量应用，其他金属和合金也都出现，从而使金属材料在20世纪占据了主导地位。铜、铁和其他合金的发现与应用是材料发展的第二阶段。在这一阶段，金属（主要是铁和钢）确立了工业材料的绝对权威。这个

6、阶段的特点是人类从自然界提取有用的材料。一、材料分类功能材料从材料来源上看，材料可分为天然材料和合成材料。人类为了生存发展，一方面从大自然中直接获取天然材料。天然材料——选择天然有形物质直接或进行简单加工改造的材料，如沙石、木材、石材、天然纤维、天然橡胶等等。另一方面，要合成新的材料供生产生活需要。合成材料——通过化学或物理手段，利用化学原料制取不能从自然界直接得到的新型材料。如合金、玻璃、陶瓷、合成高分子等。从功能上看，材料可以分为结构材料和功能材料。结构材料—通常指具有力学承载功能的材料。体积较大，常被称为第一代材料。如建筑材料、机械制造材料，用于制造工

7、具、机器、车辆，修建房屋、桥梁、道路等。另一类材料是功能材料。功能材料的概念最早由美国的Morton与1965年提出。功能材料——指具有光、电、磁、声、热、化学、生物等特定功能和性质的材料。用于非承载目的，涉及面很广。如电阻及导电材料、磁性材料、介电材料、发光材料、光电材料、电极材料、压电材料、声光材料、电光材料、磁光材料、超导材料、智能材料、仿生材料等。利用他们可以制造具有记录、储存、信息传输等功能元器件，在电子、激光、光电、通信、生物医学等许多新技术领域有广泛应用。现代高新技术的发展如微电子、激光、光电、能源、计算机、信息等技术的兴起，强烈地刺激着现代功

8、能材料的发展。三、功能材料的特征和分类功能材料的范围