功能材料概論2021/3/11/*第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日課程教材：《功能材料概論》

殷景華等主編

哈爾濱工業(yè)大學出版社課程安排：4~8周詳情見教學日歷2023/4/27第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日第一部分引言與概論1986年，我國制定了《高技術發(fā)展計劃綱要》七大技術群生物技術信息技術激光技術航天技術自動化技術新能源技術新材料技術2023/4/27第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日新材料有晶須材料、非晶材料、超塑性合金、形狀記憶材料、功能陶瓷、功能有機材料、超導材料、碳纖維、能量轉換材料等。新材料的發(fā)展重點已經從結構材料轉向功能材料。功能材料被譽為21世紀人類文明的重要支柱2023/4/27第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日概論隨著時代的發(fā)展，人類將進入一個信息時代。為了解決生產高速發(fā)展以及由此所產生的能源、環(huán)境等一系列的問題，更需要用高科技的方法和手段來生產新型的、功能性的產品，以獲得各種優(yōu)良的綜合性能。近年來新型功能材料層出不窮，得到了突破性的進展。2023/4/27第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日

日本和歐美各國對新型功能材料的研究十分注意，這是因為功能材料是能源、計算機、通訊、電子、激光等現代科學的基礎，功能材料在未來的社會發(fā)展中具有重大戰(zhàn)略意義。2023/4/27第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日近10年來，功能材料成為材料科學和工程領域中最為活躍的部分。每年以5%以上的速度增長，相當于每年有1.25萬種新材料問世。未來世界需要更多的性能優(yōu)異的功能材料，功能材料正在滲透到現代生活的各個領域。2023/4/27第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日一、功能材料的概念功能材料是指通過光、電、磁、熱、化學、生化等作用后具有特定功能的材料。在國外，常將這類材料稱為功能材料（FunctionalMaterials）、特種材料（SpecialityMaterials）或精細材料（FineMaterials）2023/4/27第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日功能材料涉及面較廣，具體包括光、電功能，磁功能，分離功能，形狀記憶功能等。這類材料相對于通常的結構材料而言，一般除了具有機械特性外，還具有其他的功能特性。2023/4/27第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日

材料的特定功能與材料的特定結構是相聯系的。如：對于導電聚合物來說，它一般具有長鏈共軛雙鍵；金屬結構中由于彈性馬氏體相變能產生形狀記憶效應，因此出現了形狀記憶合金；壓電陶瓷晶體必須有極軸。2023/4/27第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日

功能材料是一門新的學科，目前對它進行嚴格的定義尚有一定的難度，就像許多化學變化中存在著物理現象、高級運動中總是伴隨著低級運動一樣，功能材料既遵循材料的一般特性和變化規(guī)律又具有其自身的特點。因此可以認為是傳統(tǒng)材料的更高級運動形式。2023/4/27第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日二、功能材料的分類

隨著技術的發(fā)展和人類認識的擴展，新型的功能材料不斷被開發(fā)出來，因此對其也產生了不同的分類方式。從功能的不同考慮，可將功能材料分為以下四類。2023/4/27第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日（1）力學功能主要是指強化功能材料和彈性功能材料，如高結晶材料、超高強材料等。2023/4/27第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日（2）化學功能分離功能材料：分離膜、離子交換樹脂、高分子絡合物；反應功能材料：高分子試劑、高分子催化劑；生物功能材料：如固定化菌、生物反應器等。2023/4/27第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日（3）物理化學功能電學功能材料：超導體、導電高分子光學功能材料：光導纖維、感光性高分子能量轉換材料：壓電材料、光電材料2023/4/27第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日（4）生物化學功能醫(yī)用功能材料：人工臟器用材料如人工腎、人工心肺，可降解的醫(yī)用縫合線、骨釘、骨板等；功能性藥物：緩釋性高分子、藥物活性高分子、高分子農藥等；生物降解材料2023/4/27第16頁，共17頁，2023年，2月20日，星期日三、功能材料的性能半導體電性導帶中的電子、價帶中的空穴。磁性能鐵磁性（磁化率106）、抗磁性（磁矩方向與外磁場相反，磁化率10-5）、順磁性（