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功能材料第一讲


鉴于功能材料的重要地位,世界各国均十分重 视功能材料技术的研究。
2001年日本文部省科学技术政策研究所发布 的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来 的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或 依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均 为功能材料。
欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他 们的最新科技发展计划中, 都把功能材料技术 列为关键技术之一加以重点支持。
金属材料
金属结构材料
超耐热合金 轻质合金 非晶合金
金属功能材料
导电材料 超导合金 形状记忆合金 贮氢合金
在国外,常将这类材料称为: 功能材料(Functional Materials) 特种材料(Speciality Materials) 精细材料 (Fine Materials)
第一章 绪论
1.1功能材料的概念
具有优良的电、磁、光、热、声学、力学、化 学和生物学功能及相互转化的功能,被用于非 结构目的的高技术材料。
此概念1965年由美国贝尔研究所的J.A.Morton博士提出
举例:
弹性材料——应用力学性能——用于非结构目的√ 结构陶瓷——应用力学性能——用于结构目的 × 普通玻璃——应用光学性能——用于结构目的 × 耐 火 砖——应用热学性能——用于结构目的×
料、功能转换材料) 特种功能材料 (能源材料**、智能材料、梯度
功能材料、生物医学材料、功能薄膜材料 )
考核方式
考试 总评成绩=平时成绩(包括考勤、作业、上课
听讲等,占30 %)+期终考试成绩(占70 %)
教材及参考资料
现代功能材料,陈玉安,王必本,廖其龙,重 庆大学出版社,2008 现代功能材料及其应用,郭卫生, 汪济奎,化 学工业出版社,2002 功能材料概论,殷景华,王雅珍,哈尔滨工业 大学出版社,1999 新型无机材料,杨华明,宋晓岚,金胜明,化 学工业出版社,2005
在“863”计划支持下,开辟了超导材料、平板显示材 料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材 料,金刚石薄膜,高性能固体推进剂材料,红外隐身 材料,材料设计与性能预测等功能材料新领域,取得 了一批接近或达到国际先进水平的研究成果。
功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等 国防工程中做出了举足轻重的贡献。
当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突 破,材料的分子、原子设计等正处于日新月异 的发展之中,发展功能材料技术正在成为一些 发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。
国内功能材料发展的现状和差距
我国非常重视功能材料的发展,在国家攻关、 “ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中,功 能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”国防计 划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。
1.2 功能材料的分类
按材料化学键、化学成分分类
金属功能材料 无机非金属功能材料 有机功能材料 复合功能材料
基于材料物理性质、功能分类
电学功能材料 磁 光 热 声学和振动 力 化学及分离功能材料 放射性相关 生物技术和生物医学
基于材料应用技术领域
功能材料是新材料领域的核心,对高新技术的 发展起着重要的推动和支撑作用,在全球新材 料研究领域中,功能材料约占 85 % 。随着信 息社会的到来,特种功能材料对高新技术的发 展起着重要的推动和支撑作用,是二十一世纪 信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域 的关键材料,成为世界各国新材料领域研究发 展的重点,也是世界各国高技术发展中战略竞 争的热点。
我国目前功能材料的创新性研究不够,申报的专利数, 尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相 称。我国功能材料在系统集成方面也存在不足,有待 改进和发展。
我国国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家 的封锁和禁运,所以我国国防用关键特种功能材料是 不可能依靠进口来解决的,必须要走独立自主、自力 更生的道路。如军事通信、航空、航天、导弹、热核 聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克 以及军用高能量密度组件等,都离不开特种功能材料 的支撑。
本课程的特点:涉及知识点多和应用领域较广,包括 力学、电学、光学、磁学等功能材料。
课堂讲授上,讲清基本概念、基本原理及目前的研究 和应用现状及发展趋势。
课后认真对所学新材料进行资料查阅,以对其发展趋 势、应用领域等有更广泛、深入的了解。
授课安排
学时:32(1-12周) 常用功能材料(电性材料、磁性材料、光学材
功能材料是一门新的学科,目前对它进行严格的定义 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低级运动一样,功能材料 既遵循材料的一般特性和变化规律又具有其自身的特 点。因此可认为是传统材料的更高级的运学和工程领域 中最为活跃的部分。每年以5%以上的速度增 长,相当于每年有1.25万种新材料问世。未来 世界需要更多的性能优异的功能材料,功能材 料正在渗透到现代生活的各个领域。
目的与任务
本课程的授课对象是材料化学专业本科生,属 材料类专业选修课。
本课程主要介绍功能材料的研究现状和发展趋 势,一些常见功能材料的基本知识、种类、特 点和应用,有助于学生拓宽专业知识面,同时 加深对专业的认识和应用。
课程的基本要求和特点
通过本课程的学习,学生能了解功能材料目前的研究 范围和进展趋势,掌握功能材料的含义、特点及常见 功能材料的基本知识,熟悉各类功能材料的组成、性 能和应用。
研究意义
功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、 力、化学以及生物功能的新型材料,是信息技术、生 物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基 础材料,同时也对改造某些传统产业,如农业、化工、 建材等起着重要作用。
功能材料种类繁多,用途广泛,正在形成一个规模宏 大的高技术产业群,有着十分广阔的市场前景和极为 重要的战略意义。
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