[工學]1功能材料概論(編輯修改稿)
2025-02-17 13:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 光性 、 聚光性 等。⑦ 化學化學 功能。如 吸附作用 、 氣體吸收性 、 催化作用 、 生物化學反應 、 酶反應 等。⑧ 其他其他 功能。如 放射特性 、 電磁波特性 等。22Ｂ、二次功能Ｂ、二次功能 當向材料 輸入的能量輸入的能量 和從材料 輸出的能量輸出的能量 屬于不同形式不同形式 時，材料起 能量的轉(zhuǎn)換能量的轉(zhuǎn)換 部件作用，材料的這種功能稱為 二次功能 或 高次功能 。23二次功能按 能量的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 可分為如下四類 。① 光光 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換； ② 電電 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換； ③ 磁磁 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換； ④ 機械機械 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換。24① 光光 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換如 光合成光合成 反應、 光分解光分解 反應、 光化光化 反應、 光致抗蝕光致抗蝕 、 化化學發(fā)光學發(fā)光 ， 感光感光 反應， 光致伸縮光致伸縮 ， 光生伏特光生伏特 效應和 光導電光導電效應。② 電電 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換如 電磁電磁 效應、 電阻發(fā)熱電阻發(fā)熱 效應、 熱電熱電 效應、 光電光電 效應、 場場致發(fā)光致發(fā)光 效應、 電化學電化學 效應和 電光電光 效應等 。25③ 磁磁 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換如 光磁光磁 效應、 熱磁熱磁 效應、 磁冷凍磁冷凍 效應和 磁性轉(zhuǎn)變磁性轉(zhuǎn)變 效應等④ 機械機械 能與其他形式能量的轉(zhuǎn)換如 形狀記憶形狀記憶 效應、 熱彈性熱彈性 效應、 機械化學機械化學 效應、 壓電壓電 效應、 電致伸縮電致伸縮 、 光壓光壓 效應、 聲光聲光 效應、 光彈性光彈性 效應和 磁磁致伸縮致伸縮 效應等。26 按 材料種類材料種類 分，功能材料還可分為： 金屬金屬 功能材料、 無機非金屬無機非金屬 功能材料和 有機有機 功能材料。27 無論哪種功能材料，其 能量傳遞過程能量傳遞過程 或者 能量轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換形式換形式 所涉及的微觀過程都與 固體物理 和 固體化學 相聯(lián)系。正是這兩門基礎科學為新興學科 —— 功能材料科學的發(fā)展奠定了基礎，從而也推動了功能材料的研究和應用。它們把功能材料推進到 功能設計功能設計 的時代。28 所謂 功能設計功能設計 ，就是賦予材料以 一次功能一次功能 或二次功能二次功能 特性的科學方法。有人認為 21世紀將逐漸實現(xiàn) 按需設計按需設計 材料 。29 材料科學與工程材料科學與工程 一般都認為由 四要素四要素 組成，即 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) /成分成分 、合成合成 /流程流程 、 性能性能 與 效能效能 。但考慮到結(jié)構(gòu)與成分并非同義詞，相同成分通過不同制備方法可以得到不同結(jié)構(gòu)，從而使材料出現(xiàn)不同性能，所以 材料科學與工程材料科學與工程 應為五要素，即 成分成分 、 合成合成 /流流程程 、 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 、 性能性能 與 效能效能 ?！ 「鶕?jù)材料所要求的性能不同， 材料設計材料設計 可以從 電子 、 光子出發(fā)．也可從 原子 、 原子集團 出發(fā)，可以從 微觀 、 顯微 到 宏觀30 一、金屬功能材料設計一、金屬功能材料設計 金屬功能材料 按性能按性能 分主要包括 磁 性 、 電 性 、 力學 、 聲學 、 熱學 、 光學 、 化學 、 生物功能材料 和 特種功能材料 。 金屬功能材料的 功能設計功能設計 主要有以下兩個方面。(１ )尋找具有特定功能的金屬材料 。(２ )利用各種金屬材料的特性，制備符合使用要求的合金。31 無機非金屬功能材料的 主要代表主要代表 是 功能玻璃功能玻璃 和功能陶瓷功能陶瓷 。無機非金屬功能材料進行功能設計的方法主要有以下兩種： (1) 根據(jù)功能的要求 設計配方設計配方 。 (2) 根據(jù)功能的要求 設計合適的加工工藝設計合適的加工工藝 。二、無機非金屬功能材料設計二、無機非金屬功能材料設計32功能高分子材料功能設計的主要途徑如下：(1)通過 分子設計分子設計 合成新功能(2)通過 特殊加工特殊加工 賦予材料以功能特性(3)通過兩種或兩種以上的具有不同功能或性能的 材料復合材料復合 獲得新功能(4)通過對材料進
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