功能材料的基本概念及分类.pptVIP

第一章 功能材料概述 功能材料的概念、分类及特点 功能设计的概念及方法 功能材料定义 以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标的一类材料。即在声、光、电、磁、热及化学性能上有特殊效应的，用于非结构目的的高技术材料。? 1965年由美国贝尔实验室的J.A. Morton博士首先提出功能材料概念。 功能材料一般可将一种物理量转换成另一种物理量，例如太阳能电池的光电转换。 功能材料定义…continue 科学技术的突飞猛进对功能材料的需求日益迫切。新的功能材料已成为新技术和新兴工业发展的关键。 例： 没有超纯石英玻璃纤维，激光-光纤通信就难以实现； 高分子反渗透薄膜应用于海水淡化，正在代替耗能大、成本高的蒸发法和离子交换法； 非晶硅光电材料，使太阳能电池具有工业应用意义。 此外，还有压电、热敏、光敏、透红外、微波、传感、电磁、换能及生物功能陶瓷、形状记忆合金、超导材料、防振合金、超塑性金属、超微粒子等等。 它们在现代科学技术领域中，有各种神奇妙用。 每一种新功能材料的诞生都标志着新技术的进步，而每一项新技术都伴随着新功能材料的突破。 功能材料的的品种繁多，目前已达十多万种，而且还以每年百分之五的增长率不断增加。 功能材料分类 功能材料种类繁多，涉及面广，有多种分类方法。 目前主要是根据材料的化学组成、应用领域、使用性能进行分类。 按化学组成分类 金属功能材料? 陶瓷功能材料? 有机高分子功能材料????? ? 复合功能材料 … 按应用领域分类 电工功能材料? 能源功能材料? 信息功能材料? 光学功能材料? 仪器仪表功能材料? 航空航天功能材料? 生物医学功能材料? 传感器用功能材料 … 按使用性能分类 电功能材料? 磁功能材料? 光功能材料? 热功能材料? 化学功能材料? 生物功能材料? 声功能材料? 隐形功能材料 … 功能材料的现状 近年来，功能材料迅速发展，已有几十大类，10多万种，且每年都有大量新品种问世。 现已开发的以物理功能材料最多，主要有：? 1）单功能材料，如：导电材料、介电材料、铁电材料、磁性材料、磁信息材料、发热材料、热控材料、光学材料、激光材料、红外材料等。? 2）功能转换材料，如：压电材料、光电材料、热电材料、磁光材料、声光材料、磁敏材料、磁致伸缩材料、电色材料等。 功能材料的现状 …continue 3）多功能材料：如防振降噪材料、三防材料（防热、防激光和防核）、电磁材料等。 4）复合和综合功能材料，如：形状记忆材料、隐身材料、传感材料、智能材料、显示材料、分离功能材料、环境材料、电磁屏蔽材料等。 5）新形态和新概念功能材料，如：液晶材料、梯度材料、纳米及其它非随机缺陷材料、非平衡材料等。? *化学和生物功能材料的种类较少，但其发展速度很快，其功能也更多样化。 功能材料的发展趋势 1）开发高技术所需的新型功能材料，特别是尖端领域（航空航天、分子电子学、新能源、海洋技术和生命科学等）所需和在极端条件下（超高温、超高压、超低温、强腐蚀、高真空、强辐射等）工作的高性能功能材料； 2）功能材料的功能从单功能向多功能和复合或综合功能发展，从低级功能向高级功能发展； 3）功能材料和器件的一体化、高集成化、超微型化、高密积化和超分子化； 功能材料的发展趋势…continue 4）功能材料和结构材料兼容，即功能材料结构化，结构材料功能化； 5）进一步研究和发展功能材料的新概念、新设计和新工艺； 6）完善和发展功能材料检测和评价的方法； 7）加强功能材料的应用研究，扩展功能材料的应用领域，加强推广成熟的研究成果，以形成生产力。 功能材料的特点 电功能材料 以特殊的电学性能或各种电效应作为主要性能指标的一类材料。? 半导体材料? 常规导体材料? 超导材料? 电接点（触头）材料 … 功能材料的特点…continue 按导电机理可分为：电子导电材料和离子导电材料两大类。 电子导电材料包括导体、超导体和半导体. 离子导电材料的导电机理源于离子的运动，由于离子的运动速度远小于电子的运动速度，因此其电导率较小。 功能材料的特点…continue 导体材料 电阻率随着温度升高而升高，这是导体的一个特征 分类:（1）金属材料。电导率在107~108 s/m之间； 例: 银（6.63× 107 s/m ）铜（5.85× 107 s/m ）铝? （3.45× 107 s/m ） （2）合金材料。电导率在105~107 S/m之间； 例: 黄铜（1.60× 107 s/m ），镍铬合金（9.30× 105s/m ） （3）无机非金属材料。电导率在105~108 s/m之间。 例: 石墨在基晶方向为2.5×106 s/m。 功能材料