《功能材料介绍》ppt课件

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1、走近科技第二讲功能材料FunctionalMaterials郝长中2010年5月目录概述电功能材料导电材料的分类半导体材料超导材料电接点（触头）材料磁功能材料概念软磁材料硬磁材料磁致伸缩材料光功能材料概念软磁材料硬磁材料磁致伸缩材料点（触头）材料热功能材料膨胀材料形状记忆材料测温材料声功能材料声吸收基本原理常用吸声材料一、概述1、21世纪的时代特征1)人口、资源(能源)、环境（生态）三大压力；2)信息与经济的全球一体化；3)知识经济时代意味着科学技术与教育将受到更高的重视；4)国防与战争仍是促进科学技术发展的动力；5)人类社

2、会在发生巨大变化寿命延长(器官更换，生物工程)生活水平提高(加速资源消耗)交往频繁(信息网络、交通运输)6)人的质量是社会进步的决定性因素（教育将受到重大重视，创新环境十分重要）2、功能材料的定义材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学是多学科交叉、与工程技术密不可分的应用科学。材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。但并不是所有物质都可称为材料，如燃料和化工原料、工业化学品、食物和药品等，一般都不算作材料。材料可按多种方法进行分类。按化学状态分为金属材料、无机

3、物非金属材料、陶瓷材料、有机材料和高分子材料；按物理性质分为高强度材料、耐高温材料、超硬材料、导电材料、半导体材料、超导材料、绝缘材料、磁性材料和透光材料；按物理效应分为压电材料、热电材料、铁电材料、光电材料、电光材料、声光材料、磁光材料和激光材料；按用途分为建筑材料、结构材料、研磨材料、耐火材料、耐酸材料、电工材料、电子材料、光学材料、感光材料、能源材料、生物材料和包装材料；按组成分为单组分材料和复合材料；实际应用中又常分为结构材料和功能材料。结构材料是以力学性质为基础，用以制造以受力为主的构件。结构材料也有物理性质或化

4、学性质的要求，如光泽、热导率、抗辐照能力、抗氧化、抗腐蚀能力等，根据材料用途不同，对性能的要求也不一样。功能材料主要是利用物质的物理、化学性质或生物现象等对外界变化产生的不同反应而制成的一类材料。功能材料以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标，是用于非结构目的高技术材料。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。3、功能材料的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。4、功能材料的现状近年来，功能材料迅

5、速发展，已有10万多品种，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、电流变材料、磁敏材料、磁致伸缩材料、电色材料等。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

6、能材料，如：液晶材料、梯度材料、纳米材料、非平衡材料等。目前，化学和生物功能材料的种类虽少，但发展速度很快，其功能也更多样化。二、电功能材料电功能材料是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。半导体材料超导材料电接点（触头）材料（一）导电材料的分类按照导电机理分为两大类：电子导电材料和离子导电材料。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，目前最高不超过102S/m，一般在100S/m以下。10-710-610-510-410-310-210-110010

7、1102103104105106电导率σS/m绝缘体半导体导体超导体：σ→∞1、电子导电材料电子导电材料又分为导体、超导体和半导体。导体电阻率公式：ρi取决于晶格缺陷的多少，缺陷越多，ρi越大，一般与温度无关；ρT取决于晶格的热振动。电阻率随着温度升高而升高，这是导体的一个特征。2、导体材料的种类导体材料按照化学成分主要有以下三种：1）金属材料。电导率在107~108S/m之间；银（6.63×107S/m）、铜（5.85×107S/m）和铝（3.45×107S/m）2）合金材料。电导率在105~107S/m之间；黄铜（1.6

8、0×107S/m）、镍铬合金（9.30×105S/m）3）无机非金属材料。电导率在105~108S/m之间。石墨在基晶方向为2.5×106S/m。3、导体材料的应用金属导体材料主要用作：电缆材料、电机材料、导电引线材料、导体布线材料、辐射屏蔽材料、电池材料、开关材料、传感器材料、信息传输材