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。
2.1.4膨胀材料和弹性材料膨胀合金(低膨胀合金又称因瓦合金)，定膨胀合金又称封接合金、高膨胀合金，主要用 作热双金属的主动层；弹性合金 (包括高弹性合金)，主要用于航空仪表、精密仪表和精密机械中作弹性元件，如弹簧、膜盒、波纹管、发条、轴尖等；恒弹性合金，按承载方式不同分 静态和动特殊性质，或在其作用下表现出特殊功能的材料 [1 ] 。
态2类。
22功能无机非金属材料[2,3-8]比较重要的有：功能陶瓷材料；功能玻璃材料；功能半导体材料；功能晶体材料；氧化物无机非金属超导材料和氧化物磁性材料等。
2.3功能高分子材料[2]2.3.1化学功能和分离功能高分子材料主要包括高分子催化剂，高分子试剂，高吸水性树脂，高分子絮凝剂，螯合树脂，离子交换树脂，分离膜材料等。
2.3.1光功能高分子材料主要包括感光高分子材料（可发生光化学反应），光导材料（塑料光导纤维，光曲线传播），光致变色材料和光导电材料（能量转换），光电材料，光盘（信息贮存），高分子光敏剂，紫外线吸收剂、高分子液晶等。
2.3.3光磁（电）功能高分子材料主要包括导电高分子材料，光电导高分子材料，压电和热电高分子材料，声电高分子材料，高分子驻极体，高分子超导体，磁功能高分子材料（结构型与复合型）等。
2.3.4生物医用功能高分子材料主要包括人工脏器用材料，如人工肾、心脏等；高分子药物及药用高分子；生物降解材料如生物降解塑料等。
2.3.5声功能高分子材料主要包括吸音功能高分子材料，声电功能高分子材料等。
2.4功能晶体材料[2]有天然晶体和人工晶体之分。
晶体有许多宝贵的性质，如金刚石的超硬度、方解石的双折射，许多还能实现光、电、声、热、磁、力等不同能量形式的交互作用和转换。
按化学分类可分为无机晶体和有机晶体；按状态分类可分为单晶、多晶、晶体薄膜和晶体纤维；作为功能材料，最常用的是按物理性质分类，如光学晶体、激光晶体、非线性晶体、压电晶体、电光晶体、磁光晶体、闪烁晶体等。
2.4.1光学晶体一般指光学介质用的晶体（非线性），主要用于光学仪器的透过窗口、棱镜、透镜、滤光和偏光元件及相位补偿镜等。
按化学成分分为金属卤化物单晶、氧化物和含氧酸盐单晶、IV族与II - VI族化合物半导体单晶和多晶等。
2.4.1人造宝石晶体宝石分为有机宝石和无机宝石，无机宝石分为天然宝石和人造宝石，人造宝石分为合成和仿制宝石。
重要人造宝石有：钢玉类（红宝石、蓝宝石、白宝石等）；石英类（彩色水晶）；金刚石仿制品-立方氧化锆（CZ）等。
2.4.3非线性光学晶体与强光有关的不同于线性光学现象的效应称非线性光学效应。
其重要应用之一是激光频率转换晶体，用于红宝石激光器、可调谐激光器、半导体激光器。
主要种类有：石英（a SiO2）、磷酸二氢钾（KH2PO4, KDP）和磷酸二氘钾（KD2PO4, DKDP）、铌酸锂（LiNbO s）、铌酸钡钠（Ba2NaNb5O⑸、淡红银矿（Ag3AsS3）、a-碘酸锂（a LiIO 3）、磷酸钛氧钾（KTiOPO 4, KTP）、磷酸精氨酸（LAP）、偏硼酸钡（B BBO）、三硼酸锂（LBO）、三硼酸锂铯（CsLiB 6。
40, CLBO）等。
2.4.4红外非线性光学晶体此类较少，主要有单质晶体硒（S）和碲（Te）；二元化合物晶体硫化锌（a ZnS,伕ZnS）、砷化镓（GaAs）、硒化镉（CdSe）;三元化合物淡红银矿（硫砷银Ag 3ASS3卜硫镓银（Ag z GaS?）、硫锗锌（ZnGeS2）、硫镓汞（HgGa2S4）、硒砷铊（Tl3AsSe3）、碲镉汞（HgCdTe2）等晶体。
2.4.5有机非线性光学晶体习惯常按晶体主要成分分为苯基衍生物晶体、酰胺类晶体、吡啶衍生物晶体、酮衍生物晶体、有机盐类晶体、有机金属络（配）合物晶体及聚合物晶体；按结构分为平面状、链状、类球状分子晶体及有机金属络合物等；按有机体的功能分为二阶、三阶非线性光学晶体和有机光折变晶体等。
2.5功能复合材料[2]2.5.1磁性复合材料包括永磁复合材料，软磁复合材料，磁记录复合材料，磁性流体（又称磁性液体）。
2.5.2电性复合材料包括金属填充材料，电磁屏蔽复合材料，压电复合材料，超导复合材料。
2.5.3隐身复合材料可分为涂料型和结构型，都是以树脂为基体的复合材料，以碳纤维、玻璃纤维、芳纶等为增强体，可同时兼具隐身和承载双重功能。
2.5.4抗声的复合材料声波在材料内传递时材料的分子也随之运动，但其位相滞后，使材料内的部分声能变为热能而被吸收。
其它功能复合材料：主要有抗X射线辐射复合材料，仿生复合材料，摩擦功能复合材料，透光复合材料，热性能复合材料。
2.6具有特殊结构的功能材料[2,5,8]2.6.1纳米结构材料按纳米结构被约束的空间维数可分为4种：（1）零维的纳米原子团族；（2）—维纤维状纳米结构，长度显著大于宽度；如碳纳米管；（3）二维层状纳米结构，长度和宽度尺寸至少要比厚度大得多，晶粒尺寸在一个方向上为纳米级；⑷三维的纳米固体。
目前人们对纳米材料进行了大量研究，重点是三维结构的纳米固体，其次是层状纳米结构，而对线状纳米纤维则研究得较少。
2.6.2贮氢材料贮氢合金主要有镁系合金，稀土系合金，钛系和锆系合金。
主要用于氢的贮存、净化和回收，氢燃料发动机，热-压传感器和热液激励器，氢同位素分离和核反应堆，空调、热泵和热贮存，加氢和脱氢反应催化剂，氢化物-镍电池。
2.6.3薄膜功能材料半导体薄膜（半导体单晶薄膜，薄膜晶体管，太阳能电池，薄膜场致发光材料）；电学薄膜（集成电路中的布线，透明导电膜，绝缘膜，压电薄膜材料）；信息记录用薄膜（磁记录材料，巨磁电阻材料，光记录元件材料）；敏感薄膜（湿度传感器，各种气敏元件等等）；光学薄膜（防反射膜，薄膜激光器，光电导膜等。
2.6.4形状记忆材料主要为形状记忆合金和高温型形状记忆金属间化合物，包括TiNi形状记忆合金，铜基形状记忆合金，铁基形状记忆合金。
另外陶瓷和树脂中也发现形状记忆效应。
2.6.5减震材料是具有结构材料应有的强度并能通过阻尼过程（也称为内耗）把震动能较快地转变为热能消耗掉的合金等。
主要有动滞后型内耗（驰豫型内耗），静滞后型内耗，阻尼共振型内耗。
2.6.6生物医学材料简单地说，生物医学材料是用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料。
主要有医用金属材料；生物陶瓷；医用高分子材料。
按来源可分为天然高分子材料和人工合成高分子材料，按性质分为非降解型和可生物降解型医用高分子材料，按目的分为软组织修复替代材料、硬组织修复替代材料、介入型治疗医用材料、口腔科医用材料、医用膜材料、血液吸附净化材料和心血管系统医用材料等；医用复合材料；新型生物材料。
3功能材料的应用3.1功能材料在航空工业中的作用[9]3.1.1功能材料是在现代化战争中抓离飞椒作战能力的关键材料海湾战争的启示之一是飞机的超视距空对空攻击能力、精确制导的空对地攻击能力、航空夜战能力和电子对抗能力在现代化战争中起非常重要的作用。
而实现这四项能力的物质基础都是功能材料，如用于导弹红外制导头的多元红外探测器器件材料碲镉汞、红外探测蓝宝石窗口，精确制导的激光晶体材料红宝石和铷钇铝石榴石、红外接收系统中的关键材料碲镉汞、电子吊舱中的砷化镓材料和空一空导弹整流罩材料多晶硫化锌等。
3.1.2隐身材料对抓离飞机在战斗中的生存能力起重要作用在海湾战争中，美国的 F —117A隐身战斗攻击机大约执行了1600架次空袭任务，摧毁了巴格达的大量目标，而自已无一伤亡。
因此，航空专家普便认为，军用航空将跨入“隐身时代”，低可探测性将成为未来军用飞机设计及其选材的一项重要指标。
雷达吸波材料，结构吸波材料和外形技术是实施隐身”的三项主要技术措施。
由此可见隐身功能材料在现代军用飞机中的重要作用。
已应用和研制的雷达吸波材料有：铁氧体、金属超细粉末和视黄基席夫碱盐等；已应用和研究的结构吸波材料有：热塑性混杂纱吸波复合材料、多层结构和多层夹芯结构吸波材料、陶瓷型吸波材料和碳一碳吸波材料等；近期又提出用导电塑料制造未来战斗机的灵巧蒙皮，将大大提高军用飞机的生存能力和更有效的作战功能。
3.1.3某些功能材料是使飞行达到离性能水平的关键材料发动机所能达到的最高性能水平直接与涡轮进口温度及其效率有关。
众所周知，MCrAlY ・ZrO2隔热涂层涂敷于涡轮和导向叶片表面可提高其使用温度150C或更高。