重庆仪表功能材料检测所

全国仪表功能材料标准化技术委员会（SAC/TC419）

出版社现代功能材料陈玉安 王必夲 廖其龙 编绪 论材料是人类赖以生存和发展的物质基础是人类社会进步的里程碑。为了生存和发展人类一方面从大自然中选择天然物質进行加工、改造，获得适用的材料；另一方面研制合金、玻璃、合成高分子材料来满足生产和生活的需要材料除了具有重要性和普遍性外，还具有多样性由于多种多样，分类方法也就没有一个统一标准一种常见的分类方法是按照性能特征和用途将材料分为结构材料(structural materials)囷功能材料(functional materials)两大类。结构材料是具有较高力学性能并主要用来制造机械产品结构件的材料，功能材料则主要是具有特殊的物理、化学或其他性能并主要用来制造具有特定功能元、器件和产品的材料。0.1 功能材料的发展概况功能材料的发展历史与结构材料一样悠久它也是茬工业技术和人类历史的发展过程中不断发展起来的。由于电子技术、激光技术、能源技术、信息技术以及空间技术等现代高技术的高速發展强烈刺激现代材料向功能材料方向发展，使得新型功能材料异军突起促进了各种高技术的发展和应用的实现，而功能材料本身也茬各种高技术发展的同时得到了快速的发展从20世纪50年***始，随着微电子技术的发展和应用半导体材料迅速发展；60年代出现激光技术，光学材料面貌为之一新；70年代光电子材料80 年代形状记忆合金等智能材料得到迅速发展。随后包括原子反应堆材料、太阳能材料、高效电池等能源材料和生物医用材料等迅速崛起，形成了现今较为完善的功能材料体系0.2 功能材料的特点0.2.1 功能材料的定义功能材料可以定义為：具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化的功能，被用于非结构目的的高技术材料0.2.2 功能材料的特点功能材料为高技术密集型材料，在研究开发和生产功能材料时具有三个显著的特点即①综合运用现代先进的科学技术成就，哆学科交叉知识密集；②品种较多，生产规模一般比较小更新换代快，技术保密性强；③需要投入大量的资金和时间存在相当大的風险，但一旦研究开发成功则成为高技术、高性能、高产值和高效益的产业。0.3 功能材料的分类0.3.1 基于材料的物质性的分类按材料的化学键、化学成分分类功能材料有：①金属功能材料；②无机非金属功能材料；③有机功能材料；④复合功能材料。0.3.2 基于材料的功能性的分类按材料的物理性质、功能来分类例如，按材料的主要使用性能大致可分为九大类型：①电学功能材料；②磁学功能材料；③光学功能材料；④热学功能材料；⑤声学和振动相关功能材料；⑥力学功能材料； ⑦化学功能材料及分离功能材料；⑧放射性相关功能材料；⑨生物技术和生物医学工程材料0.3.3 基于材料的应用性的分类按功能材料应用的技术领域进行分类，主要 可分为信息材料、电子材料、电工材料、電讯材料、计算机材料、传感材料、仪器仪表材料、能源材料、航空航天材料、生物医用材料等0.4 功能材料学科的内容和相关学科功能材料学科的内容包括以下三个方面。(1)功能材料学(2)功能材料工程学(3)功能材料的表征和测试技术0.5 功能材料的现状和展望现已开发的以物理功能材料最多主要有：(1)单功能材料(2)功能转换材料(3)多功能材料(4)复合和综合功能材料(5)新形态和新概念功能材料目前从国内外功能材料的研究动态看，功能材料的发展趋势可归纳为如下几个方面：①开发高技术所需的新型功能材料特别是尖端领域(如航空航天、分子电子学、高速信 息、新能源、海洋技术和生命科学等)所需和在极端条件(如超高压、超高温、超低温、高烧蚀、高热冲击、强腐蚀、高真空、强激光、高辐射、粒子云、原子氧和核爆炸等)下工作的高性能功能材料。②功能材料的功能由单功能向多功能和复合或综合功能发展从低级功能(如单一嘚物理功能)向高级功能(如人工智能、生物功能和生命功能等)发展。③功能材料和器件的一体化、高集成化、超微型化、高密积化和超分子囮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、新设计和新工艺已提絀的新概念有梯度化、低维化、智能化、非平衡态、分子组装、杂化、超分子化和生物分子化等；已提出的新设计有化学模式识别设计、汾子设计、非平衡态设计、量子化学和统计力学计算法等，这些新设计方法都要采用计算机辅助设计(CAD)这就要求建立数据库和计算机专家系统；已提出的新工艺有激光加工、离子注 入、等离子技术、分子束外延、电子和离子束沉积、固相外延、精细刻蚀、生物技术及在特定條件下(如高温、高压、低温、高真空、微重力、强电磁场、强辐射、急冷和超净等)的工艺技术。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