材料课件第一章功能材料概论ppt.ppt

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1、为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益功功 能能 材材 料料 化学化工学院 薄其兵 1为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益主要参考资料主要参考资料1、现代功能材料及其应用现代功能材料及其应用郭卫生郭卫生,汪济奎（化学工业出版社汪济奎（化学工业出版社,2002）2、功能材料学、功能材料学-周馨我周馨我(北京理工大学出版社北京理工大学出版社,2002)3、新型功能材料、新型功能材料-贡长生，张克立贡长生，张克立(化学工业出版社化学工业出版社,

2、2001)4、新型无机材料、新型无机材料-杨华明杨华明,宋晓岚宋晓岚,金胜明金胜明（化学工业出版社（化学工业出版社,2005）5、信息和功能材料、信息和功能材料-刘先曙刘先曙 马傅华马傅华 辛秀田（宇航出版社辛秀田（宇航出版社,1998）6、功能材料学概论、功能材料学概论-马如璋马如璋 蒋民华蒋民华 （冶金工业出版社（冶金工业出版社,1999）建议教材：建议教材：功能材料概论功能材料概论-殷景华殷景华 王雅珍王雅珍 （哈尔滨工业大学出版社（哈尔滨工业大学出版社,1999）2为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第一章

3、第一章第一章第一章 功能材料概论功能材料概论功能材料概论功能材料概论第二章第二章第二章第二章 超导材料超导材料超导材料超导材料第三章第三章第三章第三章 功能玻璃材料功能玻璃材料功能玻璃材料功能玻璃材料第四章第四章第四章第四章 陶瓷材料陶瓷材料陶瓷材料陶瓷材料第五章第五章第五章第五章 敏感陶瓷敏感陶瓷敏感陶瓷敏感陶瓷第六章第六章第六章第六章 快离子导体陶瓷快离子导体陶瓷快离子导体陶瓷快离子导体陶瓷第七章第七章第七章第七章 稀土发光材料稀土发光材料稀土发光材料稀土发光材料第八章第八章第八章第八章 智能材料智能材料智能材料智能材料第九章第九章第九章第九章 储氢材料和磁性材料储氢材料和磁性材料储氢材料

4、和磁性材料储氢材料和磁性材料目 录3为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第一章第一章第一章第一章 功能高分子绪论功能高分子绪论功能高分子绪论功能高分子绪论第二章第二章第二章第二章 离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂第三章第三章第三章第三章 吸水树脂吸水树脂吸水树脂吸水树脂第四章第四章第四章第四章 高聚物膜高聚物膜高聚物膜高聚物膜第五章第五章第五章第五章 液晶材料液晶材料液晶材料液晶材料第六章第六章第六章第六章 催化剂催化剂催化剂催化剂第七章第七章第七章第七章 医用高分子医用高分子医用高分子医用高分子第

5、八章第八章第八章第八章 其它功能高分子其它功能高分子其它功能高分子其它功能高分子功能材料授课内容功能材料授课内容（材料化学（材料化学（材料化学（材料化学0101、0202班）班）班）班）4为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1986年，我国制定了高技术发展计划纲年，我国制定了高技术发展计划纲要，被评选列入的要，被评选列入的七个技术群七个技术群七个技术群七个技术群是是生物技术生物技术、信息技术信息技术、激光技术激光技术、航天技术航天技术、自动化技术自动化技术、新能源技术新能源技术和和新材料技术新材料技术新材料技术新材

6、料技术。5为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一般认为，一般认为，新材料新材料新材料新材料有有晶须晶须材料、材料、非晶非晶材料、材料、超超塑性合金塑性合金、形状记忆形状记忆材料、材料、功能功能陶瓷、陶瓷、功能有机功能有机材材料、料、超导超导材料、材料、碳纤维碳纤维、能量转换能量转换材料等。材料等。新材料发展的重点新材料发展的重点新材料发展的重点新材料发展的重点已经从已经从结构材料结构材料结构材料结构材料转向转向功能材料功能材料功能材料功能材料。功能材料被誉为功能材料被誉为功能材料被誉为功能材料被誉为2 2 2 2l

7、 l l l世纪人类文明的重要支柱世纪人类文明的重要支柱世纪人类文明的重要支柱世纪人类文明的重要支柱6为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益随着时代的发展，人类将进入一个信息时代随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。为了解决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，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，更需要用高科技的方法和手段来生产更需要用高科技的方法和手段来生产新型的新型的、功能性的功能性的产品，产品，以获得各种优良的综合性能。近年来以获得各种优良的综合性能。近年来新型功能材

8、料新型功能材料层出不穷，层出不穷，得到了突破性的进展。得到了突破性的进展。第一章第一章 功能材料概论功能材料概论7为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益日本和欧美各国对日本和欧美各国对新型功能材料新型功能材料的研究十分的研究十分注意，这是因为功能材料是能源、计算机、通讯、注意，这是因为功能材料是能源、计算机、通讯、电子、激光等电子、激光等现代科学的基础现代科学的基础，功能材料在未来，功能材料在未来的社会发展中具有重大战略意义。的社会发展中具有重大战略意义。8为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制

9、的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 近近10年来，功能材料成为年来，功能材料成为材料科学和工程领材料科学和工程领域中域中最为活跃的部分。每年以最为活跃的部分。每年以5以上的速度增以上的速度增长，相当于每年有长，相当于每年有1.25万种新材料问世。未来世万种新材料问世。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。在渗透到现代生活的各个领域。9为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 一、功能材料的概念一、功能材料的概念 功能材

10、料是指通过功能材料是指通过光光光光、电电电电、磁磁磁磁、热热热热、化学化学化学化学、生化生化生化生化等作用等作用后具有后具有特定功能特定功能特定功能特定功能的材料。的材料。在国外，常将这类材料称为在国外，常将这类材料称为功能材料功能材料功能材料功能材料(Functional Materials)、特种材料特种材料特种材料特种材料(Speciality Materials)或或精细材料精细材料精细材料精细材料(Fine Materials)。第一节第一节第一节第一节 功能材料的概念与分类功能材料的概念与分类功能材料的概念与分类功能材料的概念与分类10为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主

11、义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益功能材料功能材料功能材料功能材料涉及面较广，具体包括涉及面较广，具体包括光光光光、电功能电功能电功能电功能，磁功能磁功能磁功能磁功能，分离功能分离功能分离功能分离功能，形状记忆功能形状记忆功能形状记忆功能形状记忆功能等。等。这类材料相对于通常的这类材料相对于通常的结构材料结构材料结构材料结构材料而言，一般除而言，一般除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。11为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益材料的材料

12、的特定的功能特定的功能特定的功能特定的功能与材料的与材料的特定结构特定结构特定结构特定结构是相联系的。是相联系的。如对于如对于导电聚合物导电聚合物来说，它一般具有来说，它一般具有长链共轭双键长链共轭双键；金属结构中由于金属结构中由于弹性马氏体相变弹性马氏体相变能产生记忆效应，能产生记忆效应，因此出现了因此出现了形状记忆合金形状记忆合金；压电陶瓷晶体必须有极；压电陶瓷晶体必须有极轴等。轴等。12为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益功能材料是一门新的学科，目前对它进行功能材料是一门新的学科，目前对它进行严格的定义严格的

13、定义严格的定义严格的定义尚有一定的难度，就像许多化学变尚有一定的难度，就像许多化学变化中存在着物理现象、高级运动中总是伴随着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低级运动一样，功能材料既遵循材料的一般特一般特一般特一般特性性性性和和变化规律变化规律变化规律变化规律又具有其又具有其自身的特点自身的特点自身的特点自身的特点。因此可认。因此可认为是为是传统材料的更高级的运动形式。传统材料的更高级的运动形式。传统材料的更高级的运动形式。传统材料的更高级的运动形式。13为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位

14、和职工的合法权益 二、二、功能材料的分类功能材料的分类 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。从法。从功能的不同功能的不同功能的不同功能的不同考虑，可将功能材料分为以下四类。考虑，可将功能材料分为以下四类。14为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益(1)力学功能力学功能 主要是指主要是指强化功能材料强化功能材料强化功能材料强化功能材料和和弹性功能材料弹性功能材料弹性

15、功能材料弹性功能材料，如高，如高结晶材料、超高强材料等。结晶材料、超高强材料等。15为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益(2)化学功能化学功能分离分离分离分离功能材料：如功能材料：如分离膜分离膜，离子交换树脂离子交换树脂、高分子络合物高分子络合物；反应反应反应反应功能材料；如功能材料；如高分子试剂高分子试剂、高分子催化剂高分子催化剂；生物生物生物生物功能材料：如功能材料：如固定化菌固定化菌，生物反应器生物反应器等等。16为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人

16、单位和职工的合法权益（3）物理化学功能物理化学功能电学电学电学电学功能材料：如功能材料：如超导体超导体，导电高分子导电高分子等；等；光学光学光学光学功能材料：如功能材料：如光导纤维光导纤维、感光性高分子感光性高分子等等；能量转换能量转换能量转换能量转换材料：如材料：如压电材料压电材料、光电材料光电材料。17为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益(4)生物化学功能生物化学功能医用医用医用医用功能材料：人工脏器用材料如功能材料：人工脏器用材料如人工肾人工肾、人工心肺人工心肺，可降解的可降解的医用缝合线医用缝合线、骨钉骨钉

17、、骨板骨板等；等；功能性药物功能性药物功能性药物功能性药物：如：如缓释性高分子缓释性高分子，药物活性高分子药物活性高分子，高分高分子农药子农药等；等；生物降解生物降解生物降解生物降解材料材料18为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 下图为材料显示功能的示意图。下图为材料显示功能的示意图。输输入入材材料料输输出出第二节第二节 功能设计的原理和方法功能设计的原理和方法材料的材料的功能显示过程功能显示过程功能显示过程功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料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

18、而提供给外部的一种作用。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。19为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益功能材料按其功能材料按其功能的显示过程功能的显示过程功能的显示过程功能的显示过程又可分为又可分为一次功能材料一次功能材料一次功能材料一次功能材料和和二次功能材料二次功能材料二次功能材料二次功能材料。20为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益当向材料当向材料输入的能量输入的能量输入的能量输入的能量和从材料和从材料输出的能量输

19、出的能量输出的能量输出的能量属于属于同一种形式同一种形式同一种形式同一种形式时，材料起到时，材料起到能量传输能量传输能量传输能量传输部件的部件的作用。材料的这种功能称为一次功能。作用。材料的这种功能称为一次功能。以一次功能为使用目的的材料又称为以一次功能为使用目的的材料又称为载体材料载体材料载体材料载体材料。、一次功能、一次功能21为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益一次功能主要有下面的八种一次功能主要有下面的八种一次功能主要有下面的八种一次功能主要有下面的八种。力学力学力学力学功能。如功能。如惯性惯性、粘性粘性、

20、流动性流动性、润滑性润滑性、成型性成型性、超塑性超塑性、恒弹性恒弹性、高弹性高弹性、振动性振动性和和防震性防震性。声声声声功能。如功能。如隔音隔音性、性、吸音吸音性。性。热热热热功能。如功能。如传热传热性、性、隔热隔热性、性、吸热吸热性和性和蓄热蓄热性等。性等。电电电电功能。如功能。如导电导电性、性、超导超导性、性、绝缘绝缘性和性和电阻电阻等。等。22为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益磁磁磁磁功能。如功能。如硬磁性硬磁性、软磁性软磁性、半硬磁性半硬磁性等。等。光光光光功能。如功能。如遮光性遮光性、透光性透光性、折

21、射光性折射光性、反射光性反射光性、吸吸光性光性、偏振光性偏振光性、分光性分光性、聚光性聚光性等。等。化学化学化学化学功能。如功能。如吸附作用吸附作用、气体吸收性气体吸收性、催化作用催化作用、生物生物化学反应化学反应、酶反应酶反应等。等。其他其他其他其他功能。如功能。如放射特性放射特性、电磁波特性电磁波特性等。等。23为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 当向材料当向材料输入的能量输入的能量输入的能量输入的能量和从材料和从材料输出的能量输出的能量输出的能量输出的能量属于属于不同形式不同形式不同形式不同形式时，材料起时

22、，材料起能量的转换能量的转换能量的转换能量的转换部件作用，材部件作用，材料的这种功能称为料的这种功能称为二次功能二次功能或或高次功能高次功能。有人认为。有人认为这种材料才是真正的功能材料。这种材料才是真正的功能材料。、二次功能、二次功能24为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益二次功能按二次功能按能量的转换系统能量的转换系统能量的转换系统能量的转换系统可分为如下四类可分为如下四类。光光光光能与其他形式能量的转换；能与其他形式能量的转换；电电电电能与其他形式能量的转换；能与其他形式能量的转换；磁磁磁磁能与其他形式能量的

23、转换；能与其他形式能量的转换；机械机械机械机械能与其他形式能量的转换。能与其他形式能量的转换。25为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益如如光合成光合成光合成光合成反应、反应、光分解光分解光分解光分解反应、反应、光化光化光化光化反应、反应、光致抗蚀光致抗蚀光致抗蚀光致抗蚀、化学发光化学发光化学发光化学发光，感光感光感光感光反应，反应，光致伸缩光致伸缩光致伸缩光致伸缩，光生伏特光生伏特光生伏特光生伏特效应和效应和光导电光导电光导电光导电效应。效应。光光能与其他形式能量的转换能与其他形式能量的转换26为了规范事业单位聘用

24、关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益如如电磁电磁电磁电磁效应、效应、电阻发热电阻发热电阻发热电阻发热效应、效应、热电热电热电热电效应、效应、光电光电光电光电效应、效应、场致发光场致发光场致发光场致发光效应、效应、电化学电化学电化学电化学效应和效应和电光电光电光电光效应等效应等。电电能与其他形式能量的转换能与其他形式能量的转换27为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益磁磁能与其他形式能量的转换能与其他形式能量的转换如如光磁光磁光磁光磁效应、效应、热磁热磁热磁热

25、磁效应、效应、磁冷冻磁冷冻磁冷冻磁冷冻效应和效应和磁性转变磁性转变磁性转变磁性转变效应等。效应等。28为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益机械机械能与其他形式能量的转换能与其他形式能量的转换。如如形状记忆形状记忆形状记忆形状记忆效应、效应、热弹性热弹性热弹性热弹性效应、效应、机械化学机械化学机械化学机械化学效应、效应、压电压电压电压电效应、效应、电致伸缩电致伸缩电致伸缩电致伸缩、光压光压光压光压效应、效应、声光声光声光声光效应、效应、光弹性光弹性光弹性光弹性效应和效应和磁致伸缩磁致伸缩磁致伸缩磁致伸缩效应等。效应等

26、。29为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益按按材料种类材料种类材料种类材料种类分，功能材料还可分为：分，功能材料还可分为：金属金属金属金属功功能材料、能材料、无机非金属无机非金属无机非金属无机非金属功能材料和功能材料和有机有机有机有机功能材料。功能材料。30为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益无论哪种功能材料，其无论哪种功能材料，其能量传递过程能量传递过程能量传递过程能量传递过程或者或者能量转能量转能量转能量转换形式换形式换形式换形式所

27、涉及的微观过程都与所涉及的微观过程都与固体物理固体物理和和固体化学固体化学相相联系。正是这两门基础科学为新兴学科联系。正是这两门基础科学为新兴学科功能材料功能材料科学的发展奠定了基础，从而也推动了功能材料的研科学的发展奠定了基础，从而也推动了功能材料的研究和应用。它们把功能材料推进到究和应用。它们把功能材料推进到功能设计功能设计功能设计功能设计的时代。的时代。31为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益所谓所谓功能设计功能设计功能设计功能设计，就是赋予材料以，就是赋予材料以一次功能一次功能一次功能一次功能或或二次功能二

28、次功能二次功能二次功能特性的科学方法。有人认为特性的科学方法。有人认为21世纪将逐世纪将逐渐实现渐实现按需设计按需设计按需设计按需设计材料。材料。32为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益材料科学与工程材料科学与工程材料科学与工程材料科学与工程一般都认为由一般都认为由四要素四要素四要素四要素组成，即组成，即结构结构结构结构/成分成分成分成分、合成合成合成合成/流程流程流程流程、性能性能性能性能与与效能效能效能效能。但考虑到结构与成分并非同义词，。但考虑到结构与成分并非同义词，相同成分通过不同制备方法可以得到不同结构，

29、从而使材料出相同成分通过不同制备方法可以得到不同结构，从而使材料出现不同性能，所以现不同性能，所以材料科学与工程材料科学与工程材料科学与工程材料科学与工程应为五要素，即应为五要素，即成分成分成分成分、合成合成合成合成/流程流程流程流程、结构结构结构结构、性能性能性能性能与与效能效能效能效能。根据材料所要求的性能不同，根据材料所要求的性能不同，材料设计材料设计材料设计材料设计可以从可以从电子电子、光子光子出发也可从出发也可从原子原子、原子集团原子集团出发，可以从出发，可以从微观微观、显微显微到到宏观宏观。33为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，

30、保障用人单位和职工的合法权益材料设计材料设计材料设计材料设计是一个很复杂的过程：是一个很复杂的过程：如如材料的制备材料的制备与与存在状态存在状态存在状态存在状态往往属于往往属于非平衡热力学非平衡热力学非平衡热力学非平衡热力学；有些结构敏感性质有些结构敏感性质(材料的力学性质材料的力学性质)的的可变因素可变因素可变因素可变因素太多，太多，即使一个微小缺陷都会产生很大影响；即使一个微小缺陷都会产生很大影响；表面与内部表面与内部表面与内部表面与内部结结构及性质的不一致性；复杂的构及性质的不一致性；复杂的环境因素环境因素环境因素环境因素等等。等等。34为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市

31、场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益材料设计的实现材料设计的实现材料设计的实现材料设计的实现是一个是一个长期过程长期过程长期过程长期过程，其最终应达，其最终应达到到提出一个需求目标提出一个需求目标提出一个需求目标提出一个需求目标就可就可设计出成分设计出成分设计出成分设计出成分、制造流程制造流程制造流程制造流程并并做出合乎要求的工程材料做出合乎要求的工程材料做出合乎要求的工程材料做出合乎要求的工程材料以至零件、器件或构件。以至零件、器件或构件。35为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益为实

32、现为实现材料设计材料设计材料设计材料设计，必须开展深入的，必须开展深入的基础研究基础研究基础研究基础研究，以，以了解物质结构与性能的关系；要建立完整的精确的了解物质结构与性能的关系；要建立完整的精确的数数数数据库据库据库据库；建立正确的；建立正确的物理模型物理模型物理模型物理模型；需要有；需要有大容量计算机大容量计算机大容量计算机大容量计算机；更重要的是要不同学科科学家与工程技术人员的通力更重要的是要不同学科科学家与工程技术人员的通力合作。合作。36为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 一、金属功能材料设计一、金属

33、功能材料设计一、金属功能材料设计一、金属功能材料设计 金属功能材料金属功能材料按性能按性能按性能按性能分主要包括分主要包括磁磁性、性、电电性、性、力学力学、热学热学、光学光学、化学化学、生物功能材料生物功能材料和和特种功能材料特种功能材料。金属功能材料的金属功能材料的功能设计功能设计功能设计功能设计主要有以下两个方面。主要有以下两个方面。()寻找寻找具有特定功能的金属材料。具有特定功能的金属材料。()利用各种金属材料的特性，制备符合使用要求的合金。利用各种金属材料的特性，制备符合使用要求的合金。37为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人

34、单位和职工的合法权益有些金属材料本身具有特定的功能，经过我们的有些金属材料本身具有特定的功能，经过我们的开发研究，可以对这些特定的功能加以利用。例如，开发研究，可以对这些特定的功能加以利用。例如，稀土功能材料稀土功能材料稀土功能材料稀土功能材料的制备和应用。的制备和应用。(1)(1)寻找具有特定功能的金属材料寻找具有特定功能的金属材料寻找具有特定功能的金属材料寻找具有特定功能的金属材料38为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益稀土功能材料稀土功能材料稀土功能材料稀土功能材料主要包括主要包括稀土永磁稀土永磁稀土永磁稀土

35、永磁材料、材料、稀土储稀土储稀土储稀土储氢氢氢氢材料、材料、信息显示信息显示信息显示信息显示材料、材料、催化催化催化催化材料、材料、超磁致伸缩超磁致伸缩超磁致伸缩超磁致伸缩材材料、料、巨磁电阻巨磁电阻巨磁电阻巨磁电阻材料等，其应用遍及航天、航空、信材料等，其应用遍及航天、航空、信息、电子、能源、交通、医疗卫生等息、电子、能源、交通、医疗卫生等13个领域的个领域的40多个行业。多个行业。39为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益我国我国稀土资源稀土资源稀土资源稀土资源非常丰富，其工业储量约占世界已非常丰富，其工业储量约

36、占世界已探明总储量探明总储量6200万万t的的80。将我国的稀土。将我国的稀土资源优势资源优势资源优势资源优势变为变为产业优势产业优势产业优势产业优势和和经济优势经济优势经济优势经济优势，使它的研究开发既能形成，使它的研究开发既能形成一批新型高新技术产业，又能辐射、带动传统产业的一批新型高新技术产业，又能辐射、带动传统产业的技术进步。技术进步。40为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益因此，发展因此，发展稀土功能材料稀土功能材料稀土功能材料稀土功能材料对我国来讲具有重对我国来讲具有重要的战略意义和现实意义。要的战略意

37、义和现实意义。利用类似这种具有特殊功能的金属材料，是利用类似这种具有特殊功能的金属材料，是金属功能材料金属功能材料金属功能材料金属功能材料开发的一个方面。开发的一个方面。41为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益合金的迅速发展，给合金的迅速发展，给金属功能材料的发展金属功能材料的发展金属功能材料的发展金属功能材料的发展提供了广提供了广泛的空间。随着各种合金的开发，各种各样的金属功能泛的空间。随着各种合金的开发，各种各样的金属功能材料被开发出来，如材料被开发出来，如纳米材料纳米材料，大块非晶材料大块非晶材料、真空快真空

38、快淬材料淬材料、磁性形状记忆合金磁性形状记忆合金等。等。(2)(2)利用各种金属材料的特性，制备符合使用要求的合金。利用各种金属材料的特性，制备符合使用要求的合金。利用各种金属材料的特性，制备符合使用要求的合金。利用各种金属材料的特性，制备符合使用要求的合金。42为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 无机非金属功能材料的无机非金属功能材料的主要代表主要代表主要代表主要代表是是功能玻璃功能玻璃功能玻璃功能玻璃和和功能陶瓷功能陶瓷功能陶瓷功能陶瓷。无机非金属功能材料进行功能设计的方。无机非金属功能材料进行功能设计的方法

39、主要有以下两种：法主要有以下两种：(1)根据功能的要求根据功能的要求设计配方设计配方设计配方设计配方。(2)根据功能的要求根据功能的要求设计合适的加工工艺设计合适的加工工艺设计合适的加工工艺设计合适的加工工艺。二、无机非金属功能材料设计二、无机非金属功能材料设计43为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益无机非金属功能材料的无机非金属功能材料的配方比较复杂配方比较复杂，每种不同功能，每种不同功能的无机非金属功能材料采用不同的配方。的无机非金属功能材料采用不同的配方。无机非金属功能材料无机非金属功能材料所含的材质所含的材

40、质所含的材质所含的材质决定了无机非金属功决定了无机非金属功能材料的能材料的宏观性能宏观性能宏观性能宏观性能。比如比如功能玻璃功能玻璃包括包括微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃微晶玻璃、激光玻璃激光玻璃激光玻璃激光玻璃、半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃半导体玻璃、光色玻璃光色玻璃光色玻璃光色玻璃、生物玻璃生物玻璃生物玻璃生物玻璃等。等。(1)根据功能的要求设计配方根据功能的要求设计配方44为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益无机非金属功能材料的无机非金属功能材料的加工工艺加工工艺加工工艺加工工艺根据所需功能的不同，根据所需功能的

41、不同，有的采用有的采用普通的普通的普通的普通的无机非金属材料加工工艺，有的采用无机非金属材料加工工艺，有的采用特殊特殊特殊特殊的的的的加工工艺。加工工艺。不同的加工工艺不同的加工工艺不同的加工工艺不同的加工工艺可以得到可以得到不同功能不同功能不同功能不同功能的无机非金属功能的无机非金属功能材料。因此，控制合适的加工工艺对无机非金属功能材料材料。因此，控制合适的加工工艺对无机非金属功能材料的制造是非常重要的。的制造是非常重要的。(2)根据功能的要求设计合适的加工工艺根据功能的要求设计合适的加工工艺45为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人

42、单位和职工的合法权益功能高分子材料功能设计的主要途径如下：功能高分子材料功能设计的主要途径如下：(1)通过通过分子设计分子设计分子设计分子设计合成新功能。合成新功能。(2)通过通过特殊加工特殊加工特殊加工特殊加工赋予材料以功能特性赋予材料以功能特性(3)通过两种或两种以上的具有不同功能或性能的通过两种或两种以上的具有不同功能或性能的材料复合材料复合材料复合材料复合获得新功能。获得新功能。(4)通过对材料进行各种通过对材料进行各种表面处理表面处理表面处理表面处理以获得新功能。以获得新功能。三、高分子功能材料设计三、高分子功能材料设计46为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制

43、的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 分子设计包括高分子分子设计包括高分子结构设计结构设计结构设计结构设计和和官能团设计官能团设计官能团设计官能团设计，它是使高分子材料获得具有一定化学结构的它是使高分子材料获得具有一定化学结构的本征本征本征本征性功能特征性功能特征性功能特征性功能特征的主要方法，因而又称为的主要方法，因而又称为化学方法化学方法化学方法化学方法。(1)通过分子设计合成新功能通过分子设计合成新功能47为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例如，通过高分子结构设计和官能团设计，在高分子结

44、例如，通过高分子结构设计和官能团设计，在高分子结构中构中引入感光功能基团引入感光功能基团引入感光功能基团引入感光功能基团，从而合成出，从而合成出感光高分子材料感光高分子材料感光高分子材料感光高分子材料。合成。合成可供选择的可供选择的措施措施措施措施有：有：共聚合共聚合、接技聚合接技聚合、嵌段聚合嵌段聚合、界面缩界面缩聚聚、交联反应交联反应、官能团引入官能团引入、模板聚合模板聚合、管道聚合管道聚合、交替共交替共聚聚以及以及用高聚物作支持体的聚合用高聚物作支持体的聚合等。等。48为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益这种

45、方法又称为这种方法又称为物理方法物理方法物理方法物理方法。例如：。例如：高分子材料通过高分子材料通过薄膜化薄膜化薄膜化薄膜化制作制作偏振光膜偏振光膜、滤光片滤光片、电磁传感电磁传感器器、薄膜半导体薄膜半导体、薄膜电池薄膜电池、接点保护材料接点保护材料、防蚀材料防蚀材料等，尤等，尤其是在超细过滤、反渗透、精密过滤、透析、离子交换等方面其是在超细过滤、反渗透、精密过滤、透析、离子交换等方面取得了广泛的应用。取得了广泛的应用。高分子材料高分子材料纤维化纤维化纤维化纤维化可用于可用于二次电子倍增管二次电子倍增管或作或作离子交换纤维离子交换纤维。对于高分子材料来说，最引人注目的是对于高分子材料来说，最引

46、人注目的是塑料光纤塑料光纤塑料光纤塑料光纤的开发应用。的开发应用。(2)通过特殊加工赋予材料以功能特性通过特殊加工赋予材料以功能特性49为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例如借助纤维复合、层叠复合、细粒复合、骨架复合、例如借助纤维复合、层叠复合、细粒复合、骨架复合、互穿网络等方法。互穿网络等方法。关于这方面的理论，近年来还提出了所谓关于这方面的理论，近年来还提出了所谓复合相乘效应复合相乘效应复合相乘效应复合相乘效应公式公式公式公式。即如。即如A组分具有组分具有X/Y功能功能(即对材料施加即对材料施加X作用，可得作

47、用，可得Y效应，例如加压生电效应，例如加压生电)，B组分有组分有Y/Z功能，则复合之后可功能，则复合之后可产生产生(X/Y)(Y/Z)X/Z的新功能。根据这个原理，已试制的新功能。根据这个原理，已试制出出温度自控塑料发热体温度自控塑料发热体温度自控塑料发热体温度自控塑料发热体等一批新型复合功能高分子材料。等一批新型复合功能高分子材料。(3)(3)通过具有不同功能或性能的材料复合获得新功通过具有不同功能或性能的材料复合获得新功通过具有不同功能或性能的材料复合获得新功通过具有不同功能或性能的材料复合获得新功能。能。能。能。50为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工

48、作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益将上述各种方法的适当组合就可以设计得将上述各种方法的适当组合就可以设计得到所需要的各种功能材料。到所需要的各种功能材料。功能材料的设计功能材料的设计功能材料的设计功能材料的设计是是当代材料技术的重大成就之一。当代材料技术的重大成就之一。(4)通过对材料进行各种表面处理以获得新功能通过对材料进行各种表面处理以获得新功能51为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 功能材料是目前材料领域功能材料是目前材料领域发展最快发展最快发展最快发展最快的新领域。的新领域。功能材料虽然制备过程

49、复杂，产品产量小，但功能材料虽然制备过程复杂，产品产量小，但是利润较高。其主要原因是基于其是利润较高。其主要原因是基于其特有的特有的特有的特有的“功能性功能性功能性功能性”。第三节功能材料的特点第三节功能材料的特点52为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益功能材料的功能材料的结构与性能结构与性能结构与性能结构与性能之间存在着密切的联之间存在着密切的联系，材料的系，材料的骨架骨架、功能基团功能基团以及以及分子组成分子组成直接影直接影响着材料的宏观结构与材料的功能。响着材料的宏观结构与材料的功能。研究功能材料的研究功能材

50、料的结构与功能之间的关系结构与功能之间的关系结构与功能之间的关系结构与功能之间的关系，可，可以指导开发更为先进、新颖的功能材料。以指导开发更为先进、新颖的功能材料。53为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益不同种类的功能材料各具特色。不同种类的功能材料各具特色。金属功能材料金属功能材料金属功能材料金属功能材料是是开发比较早开发比较早的功能材料，随的功能材料，随着高新技术的发展，一方面促进了着高新技术的发展，一方面促进了非金属材料非金属材料的的迅速发展，同时也促进了迅速发展，同时也促进了金属材料金属材料的发展。的发展。