其他现代功能材料
功能材料的分类及应用
功能材料的分类与应用吉林农业大学资源与环境学院摘要：随着时代的发展，各式各样的材料走进人们的生活中 ，功能材料也越来越多的应用到各行各业 .功能材 料已经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。
本文从功能技术材料、功能 无机非金属材料、功能高分子材料、功能晶体材料、功能复合材料、具有特殊结构的功能材料等方面对功 能材料进行了分类和描述，概述了功能材料在航天领域、环保领域以及防伪领域上的应用。
关键词：功能材料；分类；应用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。
1功能材料定义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2功能材料的分类2.1功能金属材料[2]2.1.1电性材料包括导电材料：电阻材料，电阻敏感材料-应变电阻、热敏电阻、光敏电阻；电热材料； 热电材料，主要用作热电偶。
2.1.2磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能 ，按矫顽力大小分为硬磁、半硬磁、软磁材料3种，广泛应用于计算机、通讯、自动化、音响、电机、仪器仪表、航空航天、农业、生 物与医疗等技术领域。
应用较多的有：金属软磁材料，金属永磁材料，磁致伸缩材料，铁氧 体磁性材料。
2.1.3超导材料具有零电阻特性、迈斯纳效应、磁通量子化和约瑟夫森效应。
常规超导体；高温超导体：镧锶铜氧化物(La - Sr - Cu - O )、钇 钡 铜 氧 化 物(YBa 2Cu 3O 7 - S 卜铋锶钙铜氧化物(Bi -Sr - Ca - Cu- O)、铊钡钙铜氧化物(TI - Ba - Ca - Cu - O)、汞钡钙铜氧化物(Hg - Ba - Ca - Cu - O)、无限层超导体、钕铈铜氧化物(Nd - Ce - Cu - O);其它类型超导材料：金属间化合物 (R -T - B - C)超导体，有机超导体和碱金属掺杂的C 60超导体，重费米子超导体。
什么是功能材料
什么是功能材料功能材料是一种具有特定功能和性能的材料，它可以在各种领域中发挥重要作用。
功能材料通常具有特殊的物理、化学或电磁性质，能够满足特定的工程需求和应用要求。
在现代科学技术和工程领域中，功能材料已经成为各种新型材料的重要组成部分，对于推动科技创新和产业发展发挥着重要作用。
功能材料的种类非常丰富，包括但不限于光电材料、磁性材料、光学材料、电子材料、半导体材料、纳米材料、生物材料等。
这些功能材料在光电子、信息技术、生物医药、能源环境等领域都有着重要的应用价值。
比如，光电材料可以用于制造太阳能电池、LED等光电器件；磁性材料可以应用于磁记录、电磁传感器等领域；生物材料可以用于生物医学器械、组织工程等领域。
功能材料的研究和开发对于提高材料的性能、降低成本、促进产业升级具有重要意义。
通过对功能材料的设计、合成、表征和应用研究，可以不断拓展材料的功能和性能，满足不同领域的需求。
例如，通过调控材料的微观结构和组织，可以实现材料的特定性能，比如提高材料的导电性、磁性、光学性能等；通过开发新型材料，可以满足新能源、新材料、环境保护等领域的需求。
在功能材料研究领域，纳米材料是一个备受关注的研究热点。
纳米材料具有特殊的物理、化学和生物性质，具有很高的比表面积和表面能，可以表现出与宏观材料完全不同的性能。
纳米材料可以应用于催化剂、传感器、生物医学、环境修复等领域，具有广阔的应用前景。
总之，功能材料是当今科学技术发展的重要支撑，它对于推动科技创新、提高材料性能、满足社会需求具有重要意义。
功能材料的研究和应用将进一步推动材料科学和工程领域的发展，促进产业升级和经济增长。
随着科学技术的不断进步，功能材料必将在更多领域发挥重要作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
功能材料
内电场受到破坏，它不能帮助导电电子越过势垒．这相当于
势垒升高，电阻值突然增大，产生PTC效应．钛酸钡半导瓷 的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人 的钡缺位模型和叠加势垒模型，它们分别从不同方面对PTC 效应作出了合理解释．
PTC复合陶瓷的电阻—温度特性研究： A相主要材料为 ( Ba1 xSrx)(Ti1.005 xSbx)O3 B相主要材料为
且精度高的PTC热敏电阻，由n型硅构成，因其中的杂质产
生的电子散射随温度上升而增加，从而电阻增加．
组成对居里温度的影响
不同的PTC热敏陶瓷对Tc(开关温度)有不同的 要求。通过控制BaTiO3的居里点可以解决。改变Tc 称“移峰”，通过改变组成，即加入某些化合物可 以达到“移峰”的目的，这些加入的化合物称为 “移峰剂”。 “移峰剂”具有与Ba2+、Ti4+离子大小、价态 相似的金属离子，可以取代Ba2+、Ti4+离子，形成 连续固溶体。如PbTiO3（高于120℃，Tc=490℃）、 SrTiO3（低于120℃，Tc=-150℃）。添加少量 (Bi0.5,Na0.5)TiO3(简称BNT)、(Bi0.5,K0.5)TiO3(简称 BKT)，PTC材料居里点能提高几十度,但同时室温电 阻也快速增大。
~1150℃
The SEM photograph of the appearance of the Ba0.8Sr0.2TiO3 gel fibers Ba0.8Sr0.2TiO3 溶胶凝胶 纤维的电镜扫描表面图
BaCO3 TiO 2 BaTiO3 CO 2
法的制备温度略低300~400 ℃ 。
晶相组成
显微结构
将PTC陶瓷片抛光后进行热腐蚀，用扫描电子显微 镜进行显微结构分析 通过调压器（型号：TDGCI-5/0.5）调节施加于PTC试片的 电压，并在线路中接上电流表。逐渐加压，当电流突增时 的电压就是PTC的击穿电压。
节能环保建筑材料
节能环保建筑材料
首先，太阳能板是一种非常常见的节能环保建筑材料。
太阳能板可以将太阳能
转化为电能，为建筑物提供清洁、可再生的能源，减少对传统能源的依赖，降低能源消耗。
同时，太阳能板的使用还可以减少温室气体的排放，对于缓解气候变化具有积极的作用。
其次，节能环保建筑材料还包括一些具有良好保温性能的材料，例如岩棉、聚
苯板等。
这些材料可以有效地隔离室内外温差，减少室内空调、暖气的使用，从而降低能源消耗。
同时，这些材料本身也具有较长的使用寿命，可以减少对资源的消耗，降低建筑物的维护成本。
另外，水性涂料也是一种节能环保建筑材料。
传统的油性涂料中含有大量的挥
发性有机物，对环境和人体健康造成危害。
而水性涂料则采用水作为稀释剂，不含有有害物质，对环境友好，可以有效减少室内空气污染，保护人们的健康。
此外，可回收利用的建筑材料也是节能环保的重要组成部分。
例如再生混凝土、再生玻璃等材料，它们可以有效地减少对自然资源的消耗，降低建筑材料的生产能耗，降低建筑废弃物对环境的污染，实现资源的循环利用。
总的来说，选择节能环保建筑材料对于人们的生活质量和环境保护都具有重要
意义。
在建筑材料的选择上，我们应该尽量选择具有良好节能环保性能的材料，从而降低能源消耗，减少环境污染，实现可持续发展。
希望本文可以为大家对于节能环保建筑材料的选择提供一些帮助和启发。
稀土功能 新材料
稀土功能新材料稀土功能新材料是指利用稀土元素的特殊物理、化学性质，将其加入到材料中，使得材料具有更优异的性能和更广泛的应用领域。
稀土功能新材料被广泛应用于电子、信息、能源、环保等领域，成为现代高科技产业发展的重要支撑。
一、稀土功能新材料的种类及应用1. 稀土储氢材料稀土储氢材料是指将稀土元素加入到金属或合金中，使其具有较高的储氢能力。
该类材料被广泛应用于氢能源领域，如燃料电池、氢化物存储等。
2. 稀土磁性材料稀土磁性材料是指将稀土元素加入到铁、钴等磁性金属中，使其具有更强的磁性和更好的耐腐蚀性。
该类材料被广泛应用于电子设备、计算机硬盘等领域。
3. 稀土光学玻璃稀土光学玻璃是指将稀土元素加入到玻璃中，使其具有更好的光学性能。
该类材料被广泛应用于激光器、光纤通信等领域。
4. 稀土催化剂稀土催化剂是指将稀土元素加入到催化剂中，使其具有更高的催化活性和更好的选择性。
该类材料被广泛应用于石油化工、环保等领域。
5. 稀土发光材料稀土发光材料是指将稀土元素加入到荧光粉中，使其具有更强的发光性能。
该类材料被广泛应用于LED灯、显示器等领域。
二、稀土功能新材料的优点1. 具有较高的物理性能稀土元素具有特殊的物理性质，如磁性、导电性、导热性等，将其加入到材料中可以增强材料的物理性能。
2. 具有较好的化学稳定性稀土元素具有较好的化学稳定性，可以提高材料的耐腐蚀性和耐热性。
3. 具有较高的生物相容性部分稀土元素具有较好的生物相容性，可以应用于医疗领域。
4. 具有较好的环保性稀土元素资源稀缺，加入到材料中可以减少对其他资源的依赖，同时也可以减少对环境的污染。
三、稀土功能新材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的稀土功能新材料制备方法。
该方法通过溶解稀土盐酸盐或硝酸盐等化合物，形成溶液，在一定条件下使其凝胶化，然后进行干燥和煅烧等工艺步骤，最终得到稀土功能新材料。
2. 水热法水热法是一种利用高温高压水介质合成稀土功能新材料的方法。
11建筑材料-其他工程材料(功能性材料)
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3.1 密封材料必须具备的性质
（1）非渗透性； （2）优良的粘结性、施工性、抗下垂性； （3）良好的伸缩性，能经受建筑物及构件因温度、风力、地震、 振动等作用引 起的接缝变形的反复变化； （4）具有耐候、耐热、耐寒、耐水等性能。
3.2 常用建筑密封材料
（1）聚氨脂密封膏 中高档密封材料。弹性、粘结性、耐疲劳性和耐候性优良， 并耐水、耐油，用于屋面、墙板、地下室、门窗、管道、卫生间 、蓄水池、游泳池、机场跑道、公路、桥梁的接缝密封防水。
钢化玻璃电脑桌
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中心大堂洗手间
游泳池
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点式玻璃幕墙
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第四节 新型防水材料
沥青防水卷材 防水卷材 高聚物沥青防水卷材 合成高分子防水卷材 沥青基防水涂料 防水涂料 建筑防水材料 密封材料 高聚物改性沥青防水涂料 合成高分子防水涂料 沥青基密封材料 合成高分子密封材料 防水混凝土 防水砂浆
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第三节 装饰材料
装饰材料是铺设、粘贴或涂刷在建筑内外表面，主要起修饰 作用的材料。作用：装饰作用，满足人们美感需要；保护结构， 改善建筑物使用功能。
1 装饰材料的基本要求
①材料的颜色、光泽、透明性 ②质感 ③形状和尺寸 ④立体造型 ⑤环保要求 ⑥满足强度、耐水性、热工、耐腐蚀、防火性要求
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2 常用的装饰材料
（2）聚氯乙烯（PVC）塑料防水卷材 分S型和P型，S型卷材性能远低于P型卷材。以P型产品为代 表的PVC卷材的突出特点是拉伸强度高，断裂伸长率较大，与三 元乙丙橡胶防水卷材相比，PVC性能稍逊，但原料丰富，价格便 宜。 （3）氯化聚乙烯-橡胶共混防水卷材 兼有塑料和橡胶的特点。强度高，耐臭氧、耐老化性能好， 具有高弹性、高延伸性和良好的低温柔性，性能指标接近三元乙 丙橡胶防水卷材，价格较其便宜，适用范围和三元乙丙橡胶防水 卷材相同。
功能材料的研究和应用前景
功能材料的研究和应用前景功能材料是具有特定功能性能的材料，它们在现代科技和产业中扮演着越来越重要的角色。
与一般的材料不同，功能材料不仅具有传统的物理、化学和机械性能，同时还具有独特的电、光、磁、声、热、生物等特殊的功能性能。
这些功能性能决定了功能材料在能源、环保、新能源、电子信息、医疗卫生、生态农业等领域的广泛应用前景。
一、功能材料的种类和研究进展功能材料的种类非常多，包括晶体功能材料、薄膜材料、生物材料、超导材料、光电材料、磁性材料、多功能陶瓷材料、高强高韧材料等。
同时，随着材料学、物理学、化学等科学学科的不断发展，以及新型技术和设备的不断涌现，功能材料研究进展速度越来越快。
例如，人们利用纳米技术开发出各种新型功能材料。
纳米粒子的小尺寸和大比表面积使它们表现出了许多普通材料所没有的独特性质。
石墨烯的发现也开创了一种新型的碳基新材料，具有重要的未来应用前景。
此外，生物学、医学及能源环保等诸多领域中，研究人员也在不断地开发新型的功能材料，应用范围越来越广泛。
二、功能材料的应用前景由于功能材料具有特殊的性质和功能，因此它们的应用前景非常广泛，包括：1、能源功能材料在能源领域的应用有着广泛的前景，例如利用光电材料制造高效太阳能电池，利用燃料电池将化学能转化为电能等。
2、环保随着环保意识的不断提高，能够实现净化、降解、污染物分离、重金属离子去除以及光催化降解有机污染物等功能材料的需求越来越大。
3、医疗卫生生物材料的应用在医疗卫生领域非常广泛，例如人造骨、心脏起博器、人工骨髓、生物传感器等。
4、电子信息光电材料、半导体材料、晶体材料等在电子信息领域的应用也十分广泛。
例如开发出新型的高亮度发光材料、高速光电器件等。
5、新能源功能材料在新能源领域也有着广泛的应用，例如通过薄膜材料、多晶硅、薄膜太阳电池等制造高效太阳能电池以及利用新材料开发、储存和利用新型的化学能源等。
总之，功能材料的研究和应用前景非常广泛，通过不断的创新和研究，功能材料一定会成为产业和科技发展的重要组成部分。
功能材料综述
功能材料综述●摘要：能源、信息和材料是现代文明的三大支柱，而材料有事一切技术发展的物质基础。
功能材料是指有特定光、电、磁、声、热、湿、气、生物等特性的各类材料。
这些材料在能源、计算技术、通信、电子、激光、空间、医药等现代化技术中有着广泛的应用●关键词：纳米材料超导材料光学材料功能薄膜材料等●引言：人类社会发展的历史证明，材料是人类赖以生存的发展、政府自然和改造自然的物质基础，同时又是人类社会发展的先导，他是人类进步的里程碑。
历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代都是以材料作为时代主要标志。
然而先待新技术，例如：能源、计算技术、通信、电子、激光、空间、医药等领域，对材料的要求已经远远超出了结构材料的范围，既不单是利用材料的强度、硬度等力学性能来满足工程结构上的需要，而且对材料提出了许多特殊的物理性能要求。
例如，要求材料具有光、电、声、磁、热等特殊无聊性能而且可以有效利用。
●材料的分类：（1）超导材料：当材料的温度降低的某一稳定，出现电阻为零的非常状态是称为超导状态，能够产生超导状态的材料称为超导材料。
入在液氦温区出现超导现象的铌钛合金、铌锡合金，液氮温区出现超导现象的陶瓷材料。
（2）储氢材料：在一定条件下，固体的金属吸附氢二形成氢化金属并放出热，而且这一反应是可逆的，及氢化金属吸收热后可变成金属并放出氢。
能够吸收氢并形成氰化物的金属和合金，称为储氢材料。
（3）形状记忆材料：在一定温度条件下能够记住自己原来的形状的材料称为形状记忆材料。
用镍钛形状记忆合金制作管接头作密封件，月面天线等。
（4）半导体材料：电阻在导电体与绝缘体之间，既比电阻为105到107Ω·m称为半导体这种材料在某个温度范围内随温度升高而增加电荷载流子的浓度，电阻率下降。
（5）磁性材料：磁性材料具有磁有序的强磁性物质，广义还包括可应用其磁性和磁效应的弱磁性及反铁磁性物质。
磁性是物质的一种基本属性。
物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。
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永磁材料
• 铝镍钴系永磁材料 • 铁氧体永磁材料 • 铁铬钴系永磁材料 • 稀土钴永磁材料 • FE-R-B永磁材料 • 非晶永磁材料
使用广泛 不含钴、镍，比较廉价 永磁性能优良 具有很高的磁能积 有高的磁能积
磁记录材料
• 磁记录材料是一种利用磁性记录物质作记录 、 存储和再生信息的技术，包括录音、录像和录 码等。
压电材料 压电材料是另一类在水声工程中得重要材料。
优点 压电陶瓷具有制造容易、不溶于水、耐热、耐湿、便于加 工成型和改变组分以适应在不同用途对性能上的不同要求 等优点它与磁致伸缩材料相比还具有形变量大、无磁致伸 缩的直接损耗、不会因漏磁而使磁致伸缩的有效压电耦合 因素减小，无涡流存在因而形状不受限制等优点
晶态材料和非晶态材料的比较
• 晶体材料只有当其磁各 向异性很小、晶界大孔 隙所造成的静磁能也很 小时，担负磁化过程的 畴壁移动才能最大限度 的进行，因而才可能在 弱外磁场下被强烈地磁 化、显示出高的导磁率。
• 非晶态金属磁化过程容 易受磁致伸缩效应的影 响，其在制作过程中局 部冷却能力不均匀造成 短程有序性不均匀，最 终导致畴壁移动困难降 低材料的软磁性，所以 开发上最重要的是寻求 无磁致伸缩效应的非晶 态合金成分。
磁存储材料
由于磁性材料的两种磁化状态很适于表示数字计算机 所采用二进制的0和1两个数，并且通过磁电转换便于 传输，故适用于制作存储器。
磁泡存储器是一种很有希望的存储器。
实际上是一种圆柱形磁畴
若以磁泡的有和无来表示1和0两种信息，则在材料 上加以控制电路和磁路，就能做到控制磁泡的产生、 消失、传输、分裂等，以及次跑的相互作用，从而 完成信息的存储、记录、逻辑运算等动能。
入含有大量气泡的填料或增加金属微珠等。在换能器阵的
各阵元之间的隔声去耦、换能器背面的吸声块、充液换能
器腔室内壁和构件的消声覆盖处理、消声水槽的内壁吸声
贴面等结构上，经常利用吸声材料改善其声学性能。
• 主要功能：把声能转化为热能。 • 主要有：纤维材料、泡沫材料、粉刷和涂料等。
光功能材料
• 分类
• 激光材料、发光材料、红外材料、光色材料、光敏聚 合物
因此，大多数磁记录材料依赖于单畴性质，只有好的 单畴性质才能得到所需要的高矫顽力和小尺寸磁单元 材料
常用的磁记录材料分为氧化物和金属两类。
金属磁记录介质材料有铁、钴、镍及其合金，他们 的室温饱和磁化强度远大于铁氧体。
发展： 研究磁记录的一个重要方向是提高记录密度，有人 提出的新设想是以垂直记录方式代替目前主要采用 的记录密度不很高的纵向记录方式。
• 磁记录系统主要部分是磁头组体、磁带、机器 传动装置、记录放大器以及伺服系统。
• 磁头材料是高密度软磁材料 • 涂敷在磁带、磁盘和磁鼓上面用于记录和存储信息的
磁性材料称为磁记录介质。
关于磁记录介质:
通常要求有较高的矫顽力、饱和磁化强度和剩磁，同 时卫视波记录性能好和无规噪音量低，基本磁单元必 须很小，此外，必须能够形成高强度、柔顺和光滑的 表层。
（1）相干性好。所有发射的光具有相同的相位。 （2）单色性纯。因为光学共振腔被调谐到某一特
要求
对磁泡晶体材料要求缺陷尽量减 少而透明度尽可能提高，还要求 磁泡的迁移速度快、材料的化学 稳定性和机械性能也要好。
制造方法
由于供制造的磁泡器件的单晶要求很薄的 片，因此人们致力于研究用外延法直接长 出单晶薄膜的方法
发展重点
当前发展重点是提高材料的磁泡密度（即减 小泡径）、磁泡迁移率和温度稳定性等
常见的磁存储
声功能材料
• 水声功能材料
• 水下通讯中用光、声、磁、电等四种发射信号方法中， 声法优点最多
• 因为，水对红外线、紫外线是不透明的、对可见光透 明度也不高；海水是一种导体，电磁波或无线电波在 通过海水时会很快衰减，磁的传输和探查只能用在相 当短的距离内，但水却是传送声波的良好介质。
• 水声功能材料用于制造各类声波发射器和水听器。
•
吸声材料，是具有较强的吸收声能、减低噪声性能的
材料。借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对入射声
能具有吸收作用的材料，超声学检查设备的元件之一。吸
声材料要与周围的传声介质的声特性阻抗匹配，使声能无
反射地进入吸声材料，并使入射声能绝大部分被吸收。
•
吸声材料在应用方式上，通常采用共振吸声结构或渐
变过渡层结构。为了提高材料的内损耗，一般在材料中混
其他现代功能材料
非晶态材料分为两大类
（1）过渡金属（简称TM）和半金属（简称MD） 的合金系
（2）过渡金属和其他金属（简称M）的合金系
通常在TM-MD系中含有12%~30%非磁性的MD 元素，这类合金硬度高、强度大、韧性好，在磁 致伸缩效应为零的组分附近呈现显著的软磁性， 且电阻大，尤适于磁头材料。
激光材料
• 世界上第一台激光器的诞生，使激光技术成为一 门新兴科学发展起来，在光学发展史上翻开了崭 新的一页。激光的出现极大地促进了光学材料的 发展，目前已有数百种新型激光工作物质。
激光材料包括激
光工质材料、激 光调Q材料、激 光调频材料和激 光偏转材料。
1960年美国科学家梅曼红宝石激光器
5. 激光具有下列特点：
声功能材料
• 超声功能材料
• 压电晶体和陶瓷是制造超声发生器很重要的一类材料。 越来越引人注目的是陶瓷多晶材料，如钛酸钡。
• 磁致伸缩材料是另一类产生超声辐射的材料
超声应用
空化作用、分散作用、凝聚作用、洗涤作用、发热作 用、超硬物质加工、焊接、催芽、干燥、拉丝
超声焊接
超声波传感器
•率、高效率、深海 和宽带条件下使用，用于水声换能器的材料要求具有 大功率而低频率常数、时间稳定性和温度稳定性好、 强场下性能好以及能承受更大的动态张应力等性能。
反铁电材料是另一类有希望的材料
其特点是在外界条件达到某一数值时可发生反铁电 到铁电的相变，伴随这已相变，晶包体积发生变化， 导致约为0.1%~0.4%数量级的体积形变。这比压 电陶瓷由压电效应产生的应变大1~2个数量级，因 而存在不必利用共振结构就能够获得大功率输出的 可能性。但是反铁电材料除内耗功率大、效率低外， 工作时还需要一个直流偏压，因而增加了设备的复 杂性。