新型功能材料
先进功能陶瓷材料
摘要:本文概述了先进功能陶瓷材料的基本分类和优良性能,并对研究现状做了陈述和对未来先进功能陶瓷材料的发展做了展望.
关键词: 先进功能陶瓷材料；分类；优良性能；发展概况；展望
Advanced ceramic materials
Abstract: This paper provides an overview of advanced ceramic materials the basic classification and excellent performance, and the research situation on the statement and the future of advanced ceramic materials is prospected.
Key words: advanced ceramic materials; classification; excellent performance; development situation; Prospect
1.功能陶瓷材料的简要介绍
功能陶瓷材料对电、磁、光、热、化学、生物等现象或物理量有很强反应，或能使上述某些现象或量值发生相互转化的一种陶瓷材料。功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……因此，
说它们多才多能一点都不过分【1-3】．它们在电、磁、声、光、热等方面具
备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用。
超导陶瓷材料就是功能陶瓷的杰出代表。1987年美国科学家发现钇钡铜氧陶瓷在98K时具有超导性能，为超导材料的实用化开辟了道路，成为人类
超导研究历程的重要里程碑【2】。压电陶瓷在力的作用下表面就会带电，反
之若给它通电它就会发生机械变形。电容器陶瓷能储存大量的电能，目前全世界每年生产的陶瓷电容器达百亿支，在计算机中完成记忆功能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、力等外界条件的变化而产生敏感效应：热敏陶瓷可感知微小的湿度变化，用于测温、控温；而气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节；而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制，进行自动送料、自动曝光、和自动记数。磁性陶瓷是部分重要的信息记录材料。还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶
瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作
用【3】。
2.先进功能陶瓷材料的发展
先进功能陶瓷是包括具有电，礠，光，声，热，力学等不同性能极其交叉偶合效应的压电，磁电，热电，光电等能量互换的功能材料，主要分类有电子陶瓷，磁性陶瓷，敏感陶瓷，光电陶瓷，生物陶瓷，快离子导体和高温超导陶瓷材料等
【4】。目前，残叶规模最大的功能陶瓷是新型元期间用的信息功能陶瓷或电子
陶瓷，约占60%-80%的份额，主要包括：电介质陶瓷（电绝缘陶瓷和电容器陶瓷），铁电陶瓷，压电陶瓷，微博陶瓷，半导体敏感陶瓷和磁性陶瓷等。
3.先进功能陶瓷材料的基本分类
3.1压电陶瓷
主要是以锆钛酸铅为主，应用于超声换能器，压电谐振器，滤波器，微位移
器和压电驱动器等【4-5】。近年来，作为环境友好性材料，无铅压电陶瓷的
研发和应用的到普遍重视。
3.2电容器陶瓷
陶瓷电容器是电子技术中使用量醉倒的电容器，其成分主要有金红石，钛酸
钡等。其结构有圆片式高压陶瓷，晶界层电容器和多层陶瓷电容器【5】。3.3 装置陶瓷
主要包括用于电子技术，微电子技术和光电子技术中，起绝缘作用的高压电瓷，陶瓷理念，基片及多层陶瓷封装材料等，有滑石瓷，莫来石，刚玉磁等
【6】。随着高温和低温供热陶瓷技术的快速发展，陶瓷和玻璃陶瓷基板材料
的需求昨年增加。
3.4微波介质陶瓷
主要为钛酸盐，锌酸盐基的陶瓷和玻璃陶瓷。是一种高频，低能耗，温度稳定型电介质材料，已经广泛应用于滤波器，移相器，微波电容等现代微波通讯的关键材料。
3.5 半导体陶瓷
主要组成有钛酸钡，钛酸镁等，主要用于热敏，电敏，光敏，气敏等敏感元
件和传感器中【7】。
3.6磁性陶瓷
是制造各种磁性与电感器件的基础材料，包括软磁铁氧体，永磁材料以及纳米微晶软磁合金等，其中主要是锰锌铁氧体，镍锌铁氧体等。
3.7压电晶体
应用于以声表面波器件为主的各类高频器件，主要有石英晶体，四硼酸锂和
新型雅典单晶等【8】。另外，驰豫型贴点压电单晶陶瓷等，已经在医用超声
成像方面取得突破性进展和应用。
3.8功能陶瓷薄膜
随着集成铁电学的深入研究，铁电陶瓷薄膜与微电子工艺的兼容，利用其贴典型，美国已成功研制了非挥发性铁电随机存储器，并且已批量生产。微小型话和集成化的不断发展，才来与器件的融合，分立和集成器件的界限越来
越模糊，这使得传统的材料分类变得困难【8-10】。
3.9其他功能陶瓷
除了上述得到广泛应用的功能陶瓷外，还有很多很有发展潜能和应用前景的陶瓷材料，例如远红外陶瓷，压电复合材料，磁电复合材料，透明导电材料，
快粒子导体陶瓷，生物医用陶瓷，高温超导陶瓷以及核反应堆陶瓷等【9】。
4.先进功能陶瓷材料的应用领域
高性能先进功能陶瓷材料具有电、光、磁、半导、化学等多方面的功能特性，从而在广泛的应用领域中占有重要地位，并有广阔的开拓前景。
（1）电学、电子功能材料该领域中有各种类型的材料，例如：绝缘材料、压电材料、半导体材料、离子传导材料等，现将典型的材料列举如下：氧化铝、钛酸钡、钛锆酸铅、氧化锌系陶瓷等。
（2）磁学功能材料铁氧体就是在这种功能的材料，铁氧体有软质和硬质之分。在软质铁氧体中，有尖晶石型和石榴石型；在硬质铁氧体中，有磁铅酸盐型【11】。（3）光学功能材料透光陶瓷有氧化铝、氧化镁、氧化钇；透光压电陶瓷（光电陶瓷）已知有PLZT【12】。
（4）化学功能材料这一领域的材料中，作为敏感元件的有：气敏元件、湿敏元件和催化剂；作为氧化物有的：氧化锡、氧化锌、复合氧化物等，应用很广。（5）热功能材料作为红外线辐射材料的有氧化锆、氧化钛。可用作热源。（6）生物体功能材料应用在人工牙齿、人工骨、人工关节等等。
以下是几种常用的先进功能陶瓷的大概分类和应用领域：
（一）电性陶瓷——可分别归纳为几大类
1．介质材料。许多陶瓷材料具有高的介电常数，称为介质材料。按其结构与性能，可分为以下几类。
（1）绝缘陶瓷。其典型代表有al2o3、aln及beo等。al2o3陶瓷已广泛用作半导体集成电路的基片与高性能的封装材料。aln具有更高的导热系数，有利于在日益增长集成度条件下热量的散失，是继al2o3之后，下一代的基片材料。beo同样具有高的导热系数，但由于铍的毒性，而且价格昂贵，限制了它的应用。
（2）铁电陶瓷。这是一大类功能陶瓷，具有铁电性，以ba- tio3、srtio3等为代表，有宽广的应用性，其中电容性陶瓷的产量及销售额占有最大的比重。
（3）压电陶瓷。铁电陶瓷经过极化处理，在大多数情况下可使其电畴转向、排列，从而具有压电性，以钛酸钡、锆钛酸铅等为其主要代表。用它们制成的器
件，在水声、电声、超声、滤波、引燃、引爆等方面，有甚为广泛的应用【13】。
最近，微位移器的发展，压电陶瓷及电致伸缩陶瓷发挥了很大作用。著名的huber 望远镜在外层空间的位置的微小而精确的调整，就是用这种微位移器实现的。
2．半导陶瓷——不少类无机物质具有半导性，被利用为在不同环境下的敏感材料，发展成为传感器。
（1）湿敏材料、器件。
（2）温度敏感材料与器件——典型的有被广泛使用的ptc、ntc器件。
（3）气氛敏感材料与器件。
（4）变阻器（varister）——sic、zno等。吸收高电压、脉冲电流，作为避雷器等。
3．离子导体。其中以掺杂cao或y2o3的四方稳定zro2作为氧离子导体，以及β”al2o3和nasicon作为钠离子导体最有代表性。前者作为在各种环境下，包括高温窑炉、烟道气、汽车尾气和钢水中测定氧的浓度等，已发展成相应的器件，获得广泛的应用。在近年来发展中的氧化物燃料电池（sofc），氧离子导体是整个系统中构成传导氧离子的电介质部件，起到核心的作用。而钠离子导体材料则是多年来引起材料界与电化学界重视的钠-硫电池的关键材料。
（二）磁性陶瓷
1．软磁材料。以铁氧体为代表的软磁材料，人们经过多年的工作，开发了几代材料，为磁记录介质的应用与发展做出贡献。它的优点之一，是更适于在高频下使用。
2．硬磁材料。另外一大类铁氧体陶瓷构成铁磁体材料，也适用于高频，同样获得广泛的应用。
（三）光性陶瓷
陶瓷材料做到透明，从而可利用其光性，是陶瓷材料制备科学的一大进步。其关键是要在烧结致密化过程中，排除其中几乎所有的闭口气孔。否则，由于存在着许多与可见光波长相似的气孔，射入光因强烈的散射作用，不能透过，使陶瓷材料失透。
1．透明氧化铝。一般al2o3陶瓷是不透明的，利用其耐高温、高硬度、耐磨损，高强度以及电绝缘等特性。但当人们掌握了在制备al2o3陶瓷时，排除其中的全部气孔，即成为透明氧化铝。现在的水平，已可制出透过95％可见光的管子，用做高压钠蒸气灯。在灯管内，温度可达1400℃，同时钠蒸气有强烈的腐蚀作用，透明氧化铝成为理想的灯管材料，现已是一巨大的产业。
2．透明mgo、zns等。是红外及特殊的窗口材料。在工业、高温实验室及国防上均有重要应用【13】。
3．透明掺镧的锆钛酸铅（plzt）陶瓷，是一种有广泛应用价值的功能陶瓷。由于可制备得到透明的材料，在光阀、光调制、光存储、显示等领域获得应用，成为光信息处理技术中的重要材料和器件。
（四）化学陶瓷即利用其化学及电化学性能的一类材料。
1．气敏材料与器件，如zno、fe2o3、sno2等。已用于气氛检测器、漏气报
警及自动换气风扇等。
2．催化剂载体及催化剂——沸石、氧化铝、尖晶石以及相应的纳米材料是很好或已获得广泛应用的催化剂载体，有些经过修饰就具有很好的催化剂功能。
3．电极材料。用于诸多的电解工业，主要是碳化物、硼化物等。
（五）热性陶瓷
主要利用陶瓷，特别是涂层材料在适当的高温下具有高效率的红外辐射特性。例如以zro2及tio2为基的涂层，在食品、化工、医药等许多行业中获得应用。
5.先进功能陶瓷材料的发展现状
先进功能陶瓷材料已经发展成为多晶体，单晶，薄膜，多层膜，复合材料等多种材料形态的大家族，功能效应的多样性，成分和结构的复杂性和应用的广泛性，使得先进功能陶瓷材料科学发展成为一门新兴的的交叉学科，设计固体物理，晶体化学，固体力学，电子器件与信息工程科学等多学科领
域【14】，具有丰富的科学内涵，目前，先进功能陶瓷已经成为新一代电子
元器件残叶的关键材料，是促进信息技术重大创新的源泉和先导，是技术创新和高科技发展十分活跃的研究领域，其地位仅次于集成电路，是当今世界竞争最激烈，发展最迅速的基础性和战略性的产业。同时也是衡量一个国家综合实力和国际竞争力的重要标志之一。先进功能陶瓷以每年15%的高速度增长，大约五年年产量增加一倍，信息功能陶瓷材料及其制品的用量逐年增加，因此先进功能陶瓷材料对电子信息产业及集成电路产业发展有着非常重
要的作用【15】。
6.先进功能陶瓷材料的发展前景和展望
功能陶瓷的不断开发．对科学技术的发展起了巨大促进作用．功能陶瓷的应用领域也随之更为广泛．目前主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检羽、转换、传输、处理和存储等，并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。根据功能陶瓷组成结构的易词性和可控性，可以制备超高绝缘性、绝缘性、半导性、导电性和超导电性陶瓷；根据能量转换和耦合特性，可以制备压电、光电、热电、磁电和铁电等陶瓷；根据其对外场条件的敏感效应，可制备热敏气敏、湿
敏、压敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷【16】。高温超导氧化物陶瓷的发现，能陶瓷
的研究形成了全球性的热点，高温超导陶瓷的研究开发，为未来的技术革命带来新的曙光。本世纪90年代开始的纳米功能陶瓷的研究，表明人们已开始深入到介于宏观与原子尺度的纳米层次来研究功能陶瓷的性能与结构，以期进一步开拓功能陶新的应用领域无论从应用的广度。还是市场占有率来看，在当前及以后相当一段时间内。功能陶瓷在现代陶瓷中仍将占据主导地位。因此，功能陶瓷今后在性能方面会向着高教能、高可靠性、低损耗、多功能、超高功能以及智能化方向
发展【17】。在设备技术方面向着多层、多相乃至超微细结构的调控与复合、低
温活化烧结、立体布线、超细超纯、薄膜技术等方向发展，在材料及应用的主要
研究方向应包括智能化敏感陶瓷及其传感器；具有高转换率、高可靠性、低损耗、大功率的压电陶瓷及其换能器；超高速大容量超导计算机用光纤陶瓷材料；多层封装立体布线用的高导热低介电常数陶瓷基板材料；量大面广、低烧、高比容、用定性的多层陶瓷电容器材料等。
现代工业技术的快速提高，极大地促进了陶瓷工业的发展陶瓷产品的应用也日益扩大，因此我们可以相信现代陶瓷必将给我们的生活带来巨大的变化，渗透到我们生活的各个方面。
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新型功能材料发展趋势
新型功能材料发展趋势 功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。 功能材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85 % 。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。 鉴于功能材料的重要地位，世界各国均十分重视功能材料技术的研究。 1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的比例。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等
新型建筑材料介绍
新型建筑材料 学院*** 专业*** 年级班别*** 学号*** 学生姓名*** 指导教师*** 2013年11月28 日
新型建筑塑料 一、塑料的组成 （一）合成树脂：合成树脂是塑料的基本组成材料，在塑料中起粘结作用。塑料的性质主要决定于合成树脂的种类、性质和数量。合成树脂在塑料中的含量约为30%～60%，仅有少数的塑料完全由合成树脂所组成，如有机玻璃。 （二）填充料 在合成树脂中加入填充料可以降低分子链间的流淌性，可提高塑料的强度、硬度及耐热性，减少塑料制品的收缩，并能有效地降低塑料的成本。 （三）增塑剂 增塑剂可降低树脂的流动温度Tf，使树脂具有较大的可塑性以利于塑料加工成型，由于增塑剂的加入降低了大分子链间的作用力，因此能降低塑料的硬度和脆性，使塑料具有较好的塑性、韧性和柔顺性等机械性质。 增塑剂必须能与树脂均匀地混合在一起，并且具有良好的稳定性。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、樟脑、二苯甲酮等。 （四）固化剂 固化剂也称硬化剂或熟化剂。它的主要作用是使线性高聚物交联成体型高聚物，使树脂具有热固性，形成稳定而坚硬的塑料制品。 （五）着色剂 着色剂的加入使塑料具有鲜艳的色彩和光泽，改善塑料制品的装饰性。常用的着色剂是一些有机染料和无机颜料。有时也采用能产生荧光或磷光的颜料。（六）稳定剂 为防止塑料在热、光及其他条件下过早老化而加入的少量物质称为稳定剂。常用
的稳定剂有抗氯化剂和紫外线吸收剂。 二、塑料的性质 （一）物理力学性质 1．密度。一般为0.9～2.2g/cm3。 2．孔隙率。可在很大范围内加以控制。 3．吸水率。吸水率很小，一般不超过1%。 4．耐热性。温度一般为100～200℃，仅个别塑料（氟塑料、有机硅聚合物等）的使用温度可达300～500℃。 5．导热性。密实塑料的导热系数为0.23～0.70W/m ·k，泡沫塑料的导热系数则接近于空气。 6．强度。塑料的强度较高。 7．弹性模量。约为混凝土的1/10，同时具有徐变特性。 （二）化学性质 1．耐腐蚀性。对酸、碱、盐等腐蚀性物质的作用都具有较高的化学稳定性。2．老化。在使用条件下，塑料受光、热、大气等作用，内部高聚物的组成与结构发生变化，致使塑料失去弹性、变硬、变脆出现龟裂（分子交联作用引起）或变软、发粘、出现蠕变（分子裂解引起）等现象，这种性质劣化的现象称为老化。3．可燃性。建筑工程用塑料应为阻燃塑料。 4．毒性。一般来说，液体状态的树脂几乎都有毒性，但完全固化后的树脂则基本上无毒。
新型功能材料论文
新型功能材料——红外材料的性能及应用 前景 作者： 摘要：红外辐射位于电磁波谱的中央，其波长覆盖四个数量级。在整个电磁波 谱中，不管是哪一个波段，其传播速度都是光速c，波长为λ(厘米)，每秒振动数称为频率ν(秒-1)。 1. 红外辐射材料 理论上，在0K以上时，任何物体均可辐射红外线，故红外线是一种热辐射，有时也叫热红外。但工程上，红外辐射材料只指能吸收热物体辐射而发射大量红外线的材料。红外辐射材料可分为热型、“发光”型和热—“发光”混合型三类。红外加热技术主要采用热型红外辐射材料。 （1）红外材料的特性 红外辐射材料的辐射特性决定于材料的温度和发射率。而发射率是红外辐射材料的重要特征值，它是相对于热平衡辐射体的概念。热平衡辐射体是指当一个物体向周围发射辐射时，同时也吸收周围物体所发射的辐射能，当物体与外界进行能量交换慢到使物体在任何短时间内仍保持确定温度时，该过程可以看作是平衡的。 当红外辐射辐射到任何一种材料的表面上时，一部分能量被吸收，一部分能量被反射，还有一部分能量被透过。由于能量守恒，吸收率、反射率、透过率之间有如下关系 根据基尔霍夫定律，任何辐射体的辐射出射度和吸收率之比相同并恒等于同温度下黑体的辐射出射度，且只和温度有关，可得： 式中 为发射率，也叫比辐射率。这说明影响材料反射、透射和辐射性能的有关因素必然会在其发射率的变化规律中反映出来。材料发出辐射是因组成材料的原子、分子或离子体系在不同能量状态间跃迁产生的。 这种发出的辐射在短波段主要与其电子的跃迁有关，在长波段则与其晶格振动特性有关。红外加热技术中的多数辐射材料，发出辐射的机制是由于分子转动
或振动而伴随着电偶矩的变化而产生的辐射。因此，组成材料的元素、化学键形式、晶体结构以及晶体中存在缺陷等因素都将对材料的发射率发生影响 (a) 材料本身结构对其发射率的影响 一般说金属导电体的值较小，电介质材料的值较高。存在这种差异的原因与构成金属和电介质材料的带电粒子及其运动性直接有关。带电粒子的特性不同，材料的电性和发射红外辐射的性能就不一样，而这往往与材料的晶体结构有关。 例如：氧化铝、氧化硅等电介质材料属于离子型晶体，它主要靠正、负离子的静电力结合在一起；碳化硅、硼化锆、氮化锆等材料属于共价晶体，它们是靠两个原子各自贡献自旋相反的电子，共同参与两个原子的束缚作用；铝等金属晶体的结构可以看作是正离子晶格内自由电子把它们约束在一起。显然，在晶格中存在杂质、缺陷时，都会影响晶体的结构参数，使材料的发射率发生变化。 (b) 材料的发射率随辐射波长的变化 如前所述，多数红外辐射材料，其发射红外线的性能，在短波主要与电子在价带至导带间的跃迁有关；在长波段主要与晶格振动有关。晶格振动频率取决于晶体结构、组成晶体的元素的原子量及化学键特性。图7.1-1 纯SiC的单色发射率与波长的关系 图7.1-1为600℃和1025℃情况下碳化硅的单色发射率曲线。由图可见，SiC在12μm附近有一个显著的发射率特征带，这是Si－C基态振动的位置。 (c) 原材料预处理工艺对发射率的影响 同一种原材料因预处理工艺条件不同而有不同的发射串值。例如，经700℃空气气氛处理与经1400℃煤气气氛处理的氧化钛的常温发射率分别为0.81和0.86。
功能材料课程简介
课程编号：02014925 课程名称：功能材料/Functional Materials 学分：2 学时：32 开课单位：材料科学与工程学院金属材料工程系 课程负责人：张庆安 先修课程：物理化学、材料科学基础 考核方式：开卷笔试 主要教材：功能材料概论，殷景华等主编，哈尔滨工业大学出版社，2002.9. 参考书目：现代功能材料，陈玉安等编，重庆大学出版社，2008.6. 课程简介： 《功能材料》是材料科学与工程等材料类专业的一门专业课，重点介绍具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型功能材料发展状况、基本原理以及应用情况。通过本课程学习，使学生对特种功能材料，如新能源材料、形状记忆合金、非晶态合金、磁性材料、纳米材料、半导体材料、超导材料等的研究现状及其应用有一定的了解，掌握各种特种功能材料的基本原理。
课程编号：02014925 课程名称：功能材料/Functional Materials 学分：2 学时：32 开课单位：材料科学与工程学院金属材料系 适用专业：材料科学与工程等材料类专业 先修课程：物理化学、材料科学基础 一、课程性质、目的与任务 《功能材料》是金属材料工程专业选修课，重点介绍当今各种特种功能材料的发展状况、基本原理以及应用情况。通过本课程学习，使学生对特种功能材料，如新能源贮氢材料、形状记忆合金、非晶态合金、磁性材料、纳米材料、半导体材料、超导材料等的研究现状及其应用有一定的了解，掌握各种特种功能材料性能的基本原理。 二、教学内容、基本要求及学时分配（按章节列出内容要求学时等，实验上机项目要列在课程内容一栏）
（教学基本要求：A-熟练掌握；B-掌握；C-了解） 三、能力培养要求 了解各种功能材料的基本原理、用途和制备方法，开阔学生视野，拓宽知识面。 四、教学方法与教学手段 以课堂讲授为主，采用多媒体教学手段进行教学。 五、教材与主要参考书目 1．功能材料概论，殷景华等主编，哈尔滨工业大学出版社，2002.9. 2．现代功能材料，陈玉安等编，重庆大学出版社，2008.6. 六、考核方式 开卷笔试。 七、大纲编写的依据与说明 本大纲依据“安徽工业大学材料类专业本科指导性培养方案（2016版）”编写。
功能材料发展趋势
材料】功能材料发展趋势 功能材料发展趋势 功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。功能材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。 功能材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占85%。随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。 鉴于功能材料的重要地位，世界各国均十分重视功能材料技术的研究。1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的比例。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为功能材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他们的最新科技发展计划中,都把功能材料技术列为关键技术之一加以重点支持。各国都非常强调功能材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。 1、新型功能材料国外发展现状 当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等
功能材料
科技名词定义 中文名称： 功能材料 英文名称： functional material 定义： 具有除力学性能以外的其他物理性能的特殊材料。 应用学科： 航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科） 功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。 功能材料专业介绍（新增） 本专业为2011年新增专业。专业代码：080215S，修业年限：四年，授予学位门类：工学。通过学习，将具备了以下几方面的能力：1、具有坚实的学科基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；2、较系统地掌握专业领域宽广的技术理论基础知识；3、具有较强的解决与力学有关的材料加工技术问题的理论分析能力与实验技能；4、具有较强的计算机和外语应用能力；5、具备相应的实验、科研能力。职业前景：这个专业是在国家新兴产业结构调整下应运而生的，有政策支持，专业的就业前景不错。毕业生可以从事与信息技术、生物工程技术等相关的新材料开发与应用相关的职业，也可在高校、事业部门从事教学、科研工作。功能材料在国外发展迅速，新工艺层出不穷，相对于传统材料领域，就读国内该专业的学生具有较多的出国、读研机会。相近专业：无机非金属材料工程（080203）、冶金工程（080201）、材料科学与工程（080205Y）、复合材料与工程（080206W）、焊接技术与工程（080207W）、生物功能材料（080213S）。开办学校：东北大学秦皇岛分校，石家庄铁道大学，西安建筑科技大学，沈阳建筑大学; 兰州理工大学;华中科技大学,华侨大学，天津大学，北京石化学院，昆明理工大学。 功能材料的重要性 功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料研究领域中，功能材料约占85 % 。我国高技术(863)计划、国家重大基础研究[973]计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量研究成果。 新型功能材料国外发展现状 当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设
新型功能材料
先进功能陶瓷材料 摘要:本文概述了先进功能陶瓷材料的基本分类和优良性能,并对研究现状做了陈述和对未来先进功能陶瓷材料的发展做了展望. 关键词: 先进功能陶瓷材料；分类；优良性能；发展概况；展望 Advanced ceramic materials Abstract: This paper provides an overview of advanced ceramic materials the basic classification and excellent performance, and the research situation on the statement and the future of advanced ceramic materials is prospected. Key words: advanced ceramic materials; classification; excellent performance; development situation; Prospect 1.功能陶瓷材料的简要介绍 功能陶瓷材料对电、磁、光、热、化学、生物等现象或物理量有很强反应，或能使上述某些现象或量值发生相互转化的一种陶瓷材料。功能陶瓷是一类颇具灵性的材料，它们或能感知光线，或能区分气味，或能储存信息……因此， 说它们多才多能一点都不过分【1-3】．它们在电、磁、声、光、热等方面具 备的许多优异性能令其他材料难以企及，有的功能陶瓷材料还是一材多能呢！而这些性质的实现往往取决于其内部的电子状态或原子核结构，又称电子陶瓷。已在能源开发、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等方面有广泛应用。 超导陶瓷材料就是功能陶瓷的杰出代表。1987年美国科学家发现钇钡铜氧陶瓷在98K时具有超导性能，为超导材料的实用化开辟了道路，成为人类 超导研究历程的重要里程碑【2】。压电陶瓷在力的作用下表面就会带电，反 之若给它通电它就会发生机械变形。电容器陶瓷能储存大量的电能，目前全世界每年生产的陶瓷电容器达百亿支，在计算机中完成记忆功能。而敏感陶瓷的电性能随湿、热、光、力等外界条件的变化而产生敏感效应：热敏陶瓷可感知微小的湿度变化，用于测温、控温；而气敏陶瓷制成的气敏元件能对易燃、易爆、有毒、有害气体进行监测、控制、报警和空气调节；而用光敏陶瓷制成的电阻器可用作光电控制，进行自动送料、自动曝光、和自动记数。磁性陶瓷是部分重要的信息记录材料。还有半导体陶瓷、绝缘陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶
几种新型无机材料简介
专 业 论 文 学校：天水师范学院 班级：2012级应化1班姓名：汪治华 学号：20122060155
几种新型无机材料简介 材料是人类生存和发展的物质基础，也是一切工程技术的基础。现代科学技术的发展对材料的性能不断提出新的更高的要求。材料科学是当前科学研究的前沿领域之一。以材料科学中的化学问题为研究对象的材料化学成为无机化学的重要学科之一。 材料主要包括金属材料、无机非金属材料、复合材料和高分子材料等各类化学物质。这里简单介绍几种新型无机材料。 ●氮化硅陶瓷材料 氮化硅（Ｓｉ３Ｎ４）陶瓷是一种高温结构陶瓷材料，属于无机非金属材料。在Ｓｉ３Ｎ４中，硅原子和氮原子以共价键结合，使Ｓｉ３Ｎ４具有熔点高、硬度大、机械强度高、热膨胀系数低、导热性好、化学性质稳定、绝缘性能好等特点。它在１２００℃的工作温度下可以维持强度不降低。氮化硅可用于制作高温轴承、制造无冷却式陶瓷发动机汽车、燃气轮机的燃烧室和机械密封环等，广泛应用于现代高科技领域。 工业上普遍采用高硅与纯氮在较高温度下非氧化气氛中反应制取Ｓｉ３Ｎ４： 3Si+2N2 Ｓｉ３Ｎ４ 采用化学气相沉积法也可以得到纯度较高的Ｓｉ３Ｎ４： 3SiCl4 +2N2 +6H2 Si3N4 +12HCl 除Ｓｉ３Ｎ４外，高温结构陶瓷还有SiC，ZrO2，Al2O3等。 ●砷化镓半导体材料 砷化镓（GaAs）是一种多用途的高技术材料。除了硅之外，GaAs已成为最重要的半导体材料。 砷化镓是亮灰色晶体，具有金属光泽，质硬而脆。GaAs的晶体结构与单质硅和金刚石相似。它在常温下比较稳定，不与空气中的氧气和水作用，也不与HCl，H2SO4等反应。 砷化镓是一种本征半导体，其禁带宽度比硅大，工作温度比硅高（50～250）℃，引入惨杂元素的GaAs可用于制作大功率电子元器件。GaAs中电子运动速度快，传递信息块，GaAs可用于制造速度更快、功能更强的计算机。GaAs中的被激发的电子回到基态是以光的形式释放能量，它具有将电能转换为光能的性能，可作为发光二极管的发光组分，也可以制成二极管激光器，用于在光纤光缆中传递红外光。 ●氧化锡气敏材料 气敏陶瓷是一类对气体敏感的陶瓷材料。早在1931年人们就发现Cu2O的电导率随水蒸气吸附而发生改变。现代社会对易燃、易爆、有毒、有害气体的检测、控制、报警提出了越来越高的要求，因此促进了气敏陶瓷的发展。1962年以后，日本、美国等首先对SnO2和ZnO半导体陶瓷气敏元件进行实用性研究，并取得突破性进展。
最新常见建筑材料及特点介绍.
常见建筑材料及特点介绍 引言 从广义上讲,建筑材料是建筑工程中所有材料的总称。不仅包括构成建筑物的材料,而且还包括在建筑施工中应用和消耗的材料。构成建筑物的材料如地面、墙体和屋面使用的混凝土、砂浆、水泥、钢筋、砖、砌块等。在建筑施工中应用和消耗的材料如脚手架、组合钢模板、安全防护网等。通常所指的建筑材料主要是构成建筑物的材料,即狭义的建筑材料。 一、建筑材料是如何分类的 1、建筑材料的分类方法很多,一般按功能分为三大类: 2、结构材料主要指构成建筑物受力构件和结构所用的材料,如梁、板、柱、基础、框架等构件或结构所使用的材料。其主要技术性能要求是具有强度和耐久性。常用的结构材料有混凝土、钢材、石材等。 3、围护材料是用于建筑物围护结构的材料,如墙体、门窗、屋面 等部位使用的材料。常用的围护材料有砖、砌块、板材等。围护材料不仅要求具有一定的强度和耐久性,而且更重要的是应具有良好的绝热性,符合节能要求。 4、功能材料主要是指担负某些建筑功能的非承重用材料,如防水 材料、装饰材料、绝热材料、吸声材料、密封材料等。 5、筑工程中,建筑材料费用一般要占建筑总造价的60%左右,有 的高达75%。 二、建筑材料的发展方向
1传统建筑材料的性能向轻质、高强、多功能的方向发展。例如,大规模生产新型干法水泥,研制出轻质高强的混凝土,新型墙体材料等。 2化学建材将大规模应用于建筑工程中。主要包括建筑塑料、建筑涂料、建筑防水材料、密封材料、绝热材料、隔热材料、隔热材料、 特种陶瓷、建筑胶粘剂等。化学建材具有很多优点,可以部分代替钢材、木材,且具有较好的装饰性。 3从使用单体材料向使用复合材料发展。如研究和使用纤维混凝土、聚合物混凝土、轻质混凝土、高强度合金材料等一系列新型高性能复合材料。 4绿色建筑材料将大量生产和使用。绿色建材又称生态建材、环保建材或健康建材。 三、胶凝材料 1、什么是胶凝材料? 胶凝材料是指经过一系列物理化学变化后,能够产生凝结硬化,将块状材料或颗粒状材料胶结为一个整体的材料。胶凝材料分为无机胶凝材料和有机胶凝材料。无机胶凝材料又分为气硬性(包括石灰、建筑石膏、水玻璃和菱苦土和水硬性(如水泥两种。有机胶凝材料如沥青、树脂等。 2、什么是石灰?它有哪些特点和用途? 1石灰是人类在建筑工程中最早使用的胶凝材料之一,其主要成分为氧化钙,由于具有原材料分布广、生产工艺简单、成本低等特点,在建筑上历来应用广泛。 2石灰的特性有:保水性好;吸湿性强,耐水性差;凝结硬化慢,强度低;硬化后体积收缩较大;放热量大,腐蚀性强。
新型功能材料简介
新型功能材料简介 1.超导体的概念:超导材料是一种没有电阻的材料，既能节约能量，减少电能因电阻而消耗的能量，还能把电流储存起来，供急需时使用。 2.三个临界条件 :临界温度（Tc ）、临界电流（Ic ）和临界磁场（Hc ）是“约束”超导现象的三大临界条件,三者具有明显的相关性，只有当超导体同时处于三个临界条件以内，才具有超导电性。 临界温度是在外部磁场、电流、应力和辐射等条件维持足够低时，电阻突然变为零时的温度;超导电性可以被外加磁场所破坏，对于温度为T(T ＜Tc)的超导体，当外磁场超过某一数值Hc(T)的时候，超导电性就被破坏了，使它由超导态转变为常导态, 电阻重新恢复。在不加磁场的情况下，超导体中通过足够强的电流也会破坏超导电性，导致破坏超导电性所需要的最小极限电流，也就是超导态允许流动的最大电流，称作临界电流Ic(T)。 迈斯纳效应(指超导体处于外界磁场中，磁力线无法穿透，超导体内的磁通量为零)和零电阻性质是超导态的两个独立的基本属性，衡量一种材料是否具有超导电性必须看是否同时具有零电阻和迈斯纳效应。 3.伦敦第一方程: 式中，m 是电子质量，Js 为超流电流密度，n s 是超导电子密度 由上式可见：在稳态下，超导体中的电流为常值时， ，则E ＝0。 即，在稳态下，超导体内的电场强度等于零，因此，它说明了超导体的零电阻性质。 4.功能玻璃:功能玻璃是指与传统玻璃结构不同的、有某一方面独特性能的、有专门用途的、或者制造工艺有明显差别的一些新品种“玻璃”。生物玻璃是指能够满足或达到特定生物、生理功能的特种玻璃,主要是由Si 、Na 、Ca 以及P 的氧化物组成。 5.微晶玻璃是指通过玻璃热处理来控制晶体的生长发育而获得的一种多晶材料。它既有玻璃的基本性能，也有陶瓷多晶体的特征。微晶玻璃的微晶化包括以下几个过程：(1)玻璃结构发生微调；(2)晶核的形成；(3)基本晶相的形成及生长； (4)介稳相转变为稳定晶相及残余玻璃。 微晶玻璃结晶过程中的核化与晶化多数属于非均相核化的类型。其基本原理是：加入玻璃配合料中的成核剂，在熔制过程中，均匀地溶解于玻璃熔融体中。当玻璃处在析晶温度区时，成核剂能降低晶核生成所需要克服的势垒，从而核化可以在较低的温度下进行. 6. 光色玻璃:我们把出现可逆的或不可逆的显色、消色现象的物质称为光致变色材料。光色玻璃就是其中的一类光致变色材料。当受紫外线或日光照射时，由于玻璃在可见光区产生光吸收而自动变色；当光照停止时，玻璃能可逆地自动恢复到初始的透明状态。具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃(也称光色玻璃)。 7.陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。结构陶瓷是指具有力学和机械性能及部分热学和化学功能的先进陶瓷(现代陶瓷)，功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、热、力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某种使用功能的先进陶瓷(现代陶瓷)。根据功能陶瓷对外场条件的敏感效应，则可制备热敏、气敏、湿敏、压敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷。 8.陶瓷三大原料:长石,黏土,石英. E m e n J t s s 2=??0=??s J t
展望新型功能材料的未来
展望新型功能材料的未来 化学与化学工程系科学教育杨飞飞44号 摘要：随着社会技术的高度发展，材料，特别复合材料的加工得到很大的进步和发展，新材料因其特殊的属性，在航空航天领域发挥着越来越大的作用，众所周知，现代飞机和卫星的制造材料应具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀等特性，先进复合材料的独有性能使它成为制造飞机和卫星的理想材料。阐述了先进复合材料在飞机、航空发动机、卫星、导弹等方面的应用情况及先进复合材料未来的发展趋势。 关键词：新型材料，复合材料，应用发展 材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具。人类文明曾被划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，由此可见材料的发展对人类社会的影响——没有材料就是没有发展。先进复合材料（Advanced Composites ACM）专指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。目前主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维、芳纶等增强的复合材料随着航空航天技术的不断发展，促进了材料的不断更新，发展和进步，各种新材料不断涌现并得到应用，尤其以先进复合材料的发展和应用最突出，众所周知，由于航空航天飞行器的特殊使用环境，飞行器的制造材料要求非常之高，飞机和卫星制造材料要求质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀，这些苛刻的条件，只有借助新材料技术才能解决。先进复合材料具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐高（低）温，独特的耐烧蚀性、透电磁波，吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点，被大量地应用到航空航天等军事领域中，是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。 20 世纪以来，物理、化学、力学、生物学等学科的研究和发展推动了对于物质结构、材料的物理化学和力学性能的深入认识和了解。同时，金属学、冶金学、工程陶瓷技术、高分子科学、半导体科学、复合材料科学以及纳米技术等学科的发展促进了各种新型材料的产生,并推进了对于材料的制备、生产工艺、结构、性能及其相互之间关系的研究，为材料的设计、制造、工艺优化和材料功能和性能的合理使用，提供了充分的科学依据。现代材料科学更注重于研究新型复合材料和纳米材料的制备和创新，对于设计具有不同性能要求的材料复合工艺和纳米态材料的凝聚过程，以及各类材料之间的相互渗透和交叉的性能以及综合性能的研究给予了更多的重视。现代材料科学的发展不仅与揭露材料本质及其演化规律的物理化学性质和力学性能有关，而且与使用材料的工程技术学科以及制造加工材料的工程学科有着相互交叉性的密切关系。在此基础上，“材料科学与工程”逐步形成学科，并发展成为一门独立的一级学科。作为一级学科的“材料科学与工程”下分三个二级学科：材料物理与化学、材料学、材料加工工程。 材料的未来发展 新材料的诞生会带动相关产业和技术的迅速发展，甚至会催生新的产业和技术领域。材料科学现已发展成为一门跨学科的综合性学科。根据我国当前及未来发展的实际情况，新材料领域值得注意的新发展方向主要有半导体材料、结构材料、有机／高分子材料、敏感与传感转换材料、纳米材料、生物材料及复合材料。 1.半导体材料
新型功能材料
******************* 综合测评 ****************** * 兰州理工大学学生作业 2014年春季学期 专业班级：工业设计（1）班 课程名称：新型功能材料 学生姓名：郭建兵 学生学号：08020120 指导教师：李翠霞
浅谈新型功能材料的性能与应用 随着时代的进步，科技的发展，我国在各个方面都进入了高科技和新型功能材料的领域。比如说在功能材料应用这方面，我国已经引进并且也自己研发了许多种新型功能材料。有了这些新型功能材料，使得我们的工业生产和日常生活都得到了实惠，也为我们提供了诸多方便。 下面我就浅谈我所了解的几种新型功能材料。首先我想说的是玻璃纤维，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glassfiber或fiberglass。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一 根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常 作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。玻璃一般人之观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构 用材，但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高。作为补强材玻璃纤维具有以下之特点，这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛。 其特性列举如下：(1)拉伸强度高，伸长小(3%)。(2)弹性系数高，刚性佳。 (3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。(5)吸水性小。(6)尺度安定性，耐热性均佳。(7)加工 性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。(8)透明可透过光线。(9) 与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。(10)价格便宜。也就是因为其有这样的特性，所以才使其发展速度相对于其它功能材料遥遥领先。 玻璃纤维依其性能的特点在很多领域也都有着实际性的应用：1、在建筑业上，玻璃纤维已广泛使用在冷却塔、储水塔以及卫生间的浴盆、浴缸、门窗，安全帽和通风设施等。另外由于玻璃纤维不易沾污、隔热和不燃烧，因此它在建筑业上的应用日益广泛。玻璃纤维在基础设施中使用，主要有桥梁、码头、栈桥和临水结构等。沿海和岛上的建筑容易受到海水的腐蚀，这最能发挥玻璃纤维的特长。2、玻璃纤维在航空航天、汽车和火车上也有应用，目前波音747飞机使用
新型金属功能材料
新型金属功能材料 1．课程开设目的： 让学生对各种金属功能材料有比较全面和深入的了解，掌握其制备方法、微观组织结构、性能特点、应用及最近的发展动向，为将来独立进行新金属功能材料的研究奠定基础。 2．课程主要内容： 第1章磁性功能材料 1.1 磁行为物理本质 1.2 磁记录技术和原理 1.3 软磁材料 1.4 硬磁材料 1.5 磁记录技术材料 第2章超导材料 2.1 超导体的基本性质 2.2 两类超导体的基本特性 2.3 超导隧道效应 2.4 超导材料的发展 2.5 超导材料的应用 第3章形状记忆合金 3.1 形状记忆效应及原理 3.2 形状记忆材料及性能 3.3 形状记忆合金的应用 3.4 陶瓷和树脂中的形状记忆效应 第4章储氢材料 4.1 金属氢化物 4.2 储氢合金的类型 4.3 应用 第5章减震材料 5.1 内耗的表述及各表示法之间的关系 5.2 动滞后（dynamic hysteresis）型内耗 5.3 静滞后（static hysteresis）型内耗 5.4 阻尼共振型内耗 5.5 金属强度与衰减系数的关系 5.6 从材料的内部组织结构观点看减震机制 5.7 典型减震合金的特点和减震合金的应用 第6章生物医学材料
6.1 生物医学材料的发展简史 6.2 生物医学材料的特征与评价 6.3 生物医学材料的分类、特性与应用 第7章智能材料与结构 7.1 关于智能材料的概念 7.2 智能（机敏）结构和系统中的材料 7.3 机敏材料和结构 第8章非晶态合金 8.1 金属玻璃的分类 8.2 制备方法 8.3 结构驰豫和晶化 8.5 性能、应用和展望 第9章薄膜功能材料 9.1 薄膜材料制备方法简介 9.2 薄膜材料的特点 9.3 主要薄膜功能材料 第10章纳米功能材料 10.1 纳米功能材料的制备 10.2 纳米材料的微结构 10.3 纳米材料的性能 10.4 应用和展望 第11章功能复合材料 11.1 电性复合材料 11.2 梯度功能复合材料 11.3 隐身复合材料 3．教材： 清华大学材料科学与工程系编，“金属功能材料”，2001.6
新型节能环保材料简介
新型节能环保材料简介 篇一：新型节能环保材料[第四组] 新型节能环保材料在建筑领域中的运用 第四组 摘要：新型节能环保材料不同于传统材料，其主要向绿色化、智能化方向发展，并且能重复利用，本文对几种重要的新型建筑 节能环保材料进行简述。并展望未来节能环保材料的发展。关键词：新型；节能；环保建材 1．新型节能环保材料的概念 新型节能环保材料指在制造过程中使用新的工艺技术，产品 具有节能、节土、利废和保护环境的特点，能改善建筑功能的一 类建筑材料。节能环保材料则突出在产品制造和使用过程中具有 节约能源和环保的特点。 2 新型节能环保材料的分类 2．1新型墙体材料 新型墙体材料的发展应有利于生态平衡、环境保护和捷运能源，要充分利用地资源，综合利用粉煤灰及其他工业废渣生产墙 体材料，加快轻质、高强、利废的新型墙体材料的发展步伐。如 利用资源丰富的粉煤灰、煤矸石、矿渣等，取代粘土生产粉煤灰 烧结砖、煤矸石烧结砖、矿渣砖。就其品种而言，新型墙体材料 主要包括砖、块、板等，如黏土空心砖、掺废料的黏土砖、非黏
土砖、建筑砌块、加气混泥土、轻质板材、复合板材等。其中加 气混泥土是及承重和绝热为一体的多功能材料、而用板材做墙体 材料是今后墙材发展的趋势，因此加气混泥土制品作为今后墙体 材料的首选，有着巨大的发展前景。又如蒸压轻质加气混泥土板 具有轻质、保温、隔热、防火等优良性能，应用于新结构体系如 钢结构中，被认为是理想的维护结构材料。因此，要适应建筑用 地的需要，将近新型墙体材料的发展与提高建筑性能和改善建筑 功能结合起来，使其具有更强的生命力，因地制宜的发展各种新 型墙体材料，从而达到节能、保护耕地、利用工业废渣、促建筑 技术发展的综合目的。 2．2 保温隔热材料 墙体特别是外墙的传热在建筑物总体传热中占的比例最大， 我国多采用保温节能墙体。墙体保温式根据保温层位置的不同可 分外墙外保温、外内保温和中空夹心复合墙体保温等3 种。目前 我国的外墙保温技术发展很快，是节能工作的重点。近年来，我 国保温隔热材料的产品结构发生有明显的变化：泡沫塑料类保温 隔热材料所占比例逐年增长，已由2001年的21%上升到2005 年的37%；矿物纤维类保温隔热材料的年产增长较快，但其所占比例基 本维持不变；硬质类保温隔热材料制品所占比例逐年下降。我国 目前常用的外保温技术体系包括胶粉聚苯颗粒外保温、现浇混凝 土复合无网聚苯颗粒外保温、现浇混凝土复合有网聚苯颗粒外保温、岩棉聚苯颗粒外保温、外表面喷涂泡沫聚氨酯和保温涂料等。
新型功能材料简介教案资料
新型功能材料简介
新型功能材料简介 1.超导体的概念:超导材料是一种没有电阻的材料，既能节约能量，减少电能因电阻而消耗的能量，还能把电流储存起来，供急需时使用。 2.三个临界条件 :临界温度（Tc ）、临界电流（Ic ）和临界磁场（Hc ）是“约束”超导现象的三大临界条件,三者具有明显的相关性，只有当超导体同时处于三个临界条件以内，才具有超导电性。 临界温度是在外部磁场、电流、应力和辐射等条件维持足够低时，电阻突然变为零时的温度;超导电性可以被外加磁场所破坏，对于温度为T(T ＜Tc)的超导体，当外磁场超过某一数值Hc(T)的时候，超导电性就被破坏了，使它由超导态转变为常导态, 电阻重新恢复。在不加磁场的情况下，超导体中通过足够强的电流也会破坏超导电性，导致破坏超导电性所需要的最小极限电流，也就是超导态允许流动的最大电流，称作临界电流Ic(T)。 迈斯纳效应(指超导体处于外界磁场中，磁力线无法穿透，超导体内的磁通量为零)和零电阻性质是超导态的两个独立的基本属性，衡量一种材料是否具有超导电性必须看是否同时具有零电阻和迈斯纳效应。 3.伦敦第一方程: 式中，m 是电子质量，Js 为超流电流密度，n s 是超导电子密度 由上式可见：在稳态下，超导体中的电流为常值时， ，则E ＝0。 即，在稳态下，超导体内的电场强度等于零，因此，它说明了超导体的零电阻性质。 4.功能玻璃:功能玻璃是指与传统玻璃结构不同的、有某一方面独特性能的、有专门用途的、或者制造工艺有明显差别的一些新品种“玻璃”。生物玻璃是指能够满足或达到特定生物、生理功能的特种玻璃,主要是由Si 、Na 、Ca 以及P 的氧化物组成。 5.微晶玻璃是指通过玻璃热处理来控制晶体的生长发育而获得的一种多晶材料。它既有玻璃的基本性能，也有陶瓷多晶体的特征。微晶玻璃的微晶化包括以下几个过程：(1)玻璃结构发生微调；(2)晶核的形成；(3)基本晶相的形成及生长；(4)介稳相转变为稳定晶相及残余玻璃。 微晶玻璃结晶过程中的核化与晶化多数属于非均相核化的类型。其基本原理是：加入玻璃配合料中的成核剂，在熔制过程中，均匀地溶解于玻璃熔融体中。当玻璃处在析晶温度区时，成核剂能降低晶核生成所需要克服的势垒，从而核化可以在较低的温度下进行. 6. 光色玻璃:我们把出现可逆的或不可逆的显色、消色现象的物质称为光致变色材料。光色玻璃就是其中的一类光致变色材料。当受紫外线或日光照射时，由于玻璃在可见光区产生光吸收而自动变色；当光照停止时，玻璃能可逆地自动恢复到初始的透明状态。具有这种性质的玻璃称为光致变色玻璃(也称光色玻璃)。 7.陶瓷在人类生活和社会建设中是不可缺少的材料，它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。结构陶瓷是指具有力学和机械性能及部分热学和化学功能的先进陶瓷(现代陶瓷)，功能陶瓷是指那些利用电、磁、声、光、热、力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某种使用功能E m e n J t s s 2=??0=??s J t
功能材料的研究进展
功能材料的研究进展 摘要 功能材料作为现代技术的标志，引起了各国的关注，已经成为材料科学中的一个分支学科，并在不同程度上推动或加速了各种现代技术的进一步发展。本篇综述简单介绍了功能材料的基本性能、特点及其发展现状。为了满足这些现代技术对材料的需求，世界各国都非常重视功能材料的研究和开发。 关键词功能材料性能特点发展现状 引言 功能材料的概念是美国 Morton J A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[1]。20世纪60年代以来，各种现代技术的兴起，强烈刺激了功能材料的发展。同时，由于固体物理、固体化学、量子理论、结构化学、生物物理和生物化学等学科的飞速发展以及各种制备功能材料的新技术和现代分析测试技术在功能材料研究和生产中的实际应用，许多新功能材料不仅已经在实验室中研制出来，而且已经批量生产和得到应用，并在不同程度上推动或加速了各种现代技术的进一步发展。因此，功能材料学科已经成为材料科学中的一个分支学科。
一、功能高分子材料的简介 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。它是上世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％所谓功能性高分子材料，一般是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料，但这是相对于一般用途的通用高分子材料而言。这一定义只是一个概括，不一定很确切，较多的人认为所谓功能性高分子材料是指具有物质能量和信息的传递、转换和贮存作用的高分子材料及其复合材料。如有光电、热电、压电、声电、化学转换等功能的一些高分子化合物。可以看出，这是一类范围相当大、用途相当广、品种相当多，而又是在生活、生产活动中经常遇见的一类高分子材料。功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能[2]。 二、功能材料的基本性能 功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称,即指在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质,或在其作用下表现出特殊功能的材
新型功能材料的发展及其应用
新型功能材料的发展及其应用 摘要：随着经济的迅速发展，人们对材料的需求日益增加。功 能材料作为现代技术的标志，引起了各国的关注，并在不同程度上推动或加速了各种现代技术的进一步发展。功能材料的新性能与特点不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相 关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。 关键词：功能材料现代技术性能特点发展 功能材料的概念是美国 Morton J A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。为了满足这些现代技术对材料的需求，世界各国都非常重视功能材料的研究和开发。功能材料迅速发展是材料发展第二阶段的主要标志，因此把功能材料称为第二代材料。 功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程 技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展 起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。 功能材料是指具有优良的物理、化学和生物或其相互转化的功能，
用于非承载目的的材料。迄今为止，功能材料尚无统一的和严格的定义。但与结构材料相比，有以下主要特点： （1）功能材料的功能对应于材料的微观结构和微观物体的运动，这是最本质的特征。 （2）功能材料的聚集态和形态非常多样化，除了晶态外，还有气态、液态、液晶态、非晶态、准晶态、混合态和等离子态等。除了三维体相材料外，还有二维、一维和零维材料。除了平衡态，还有非平衡态。 （3）结构材料常以材料形式为最终产品，而功能材料有相当一部分是以元件形式为最终产品，即材料元件一体化。 （4）功能材料是利用现代科学技术、多学科交叉的知识密集型产物。 （5）功能材料的制备技术不同于结构材料用的传统技术，而是采用许多先进的新工艺和新技术，如急冷、超净、超微、超纯、薄膜化、集成化、微型化、密积化、智能化已经精细控制和检测技术。 目前，现代技术对物理功能材料的需求最多，因此，物理功能材料发展最快，品种多，功能新，商品化和实用率高，在已使用的功能材料中占了绝大部分。 目前世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。近年来，我国在新型稀土永磁、