功能材料导论

章 绪论

1.1 功能材料发展概说

1.2 功能材料的分类及特点

1.3 功能材料的制备方法简介

1.3.1 溶胶-凝胶法

1.3.2 快淬快凝技术

1.3.3 复合与杂化

1.3.4 无机非金属功能材料的典型制备方法

1.3.5 功能高分子材料的制备

1.4 功能材料的表征方法简介

1.4.1 材料组成表征

1.4.2 材料结构表征

1.4.3 材料性能表征

习题

第2章 电性功能材料

2.1 电子导电材料

2.2 电阻材料和电热材料

2.2.1 电阻材料

2.2.2 电热材料

2.3 快离子导体材料

2.3.1 离子类载流子电导机理

2.3.2 影响离子导电的因素

2.3.3 快离子导体的传导特性和晶体结构

2.3.4 快离子导体材料（按照导电离子分类）

2.3.5 快离子导体材料的应用

2.4 导电薄膜

2.4.1 导电薄膜的基本要求

2.4.2 导电薄膜的种类

2.4.3 导电薄膜的制备

习题

第3章 敏感材料

3.1 热敏陶瓷

3.1.1 热敏电阻的基本参数

3.1.2 PTC热敏电阻

3.1.3 NTC电阻材料

3.1.4 CTR材料

3.1.5 高温热敏电阻材料

3.1.6 低温热敏电阻材料

3.2 气敏陶瓷

3.2.1 气敏陶瓷概论

3.2.2 等温吸附方程（Langmuir公式）

3.2.3 气敏陶瓷的种类

3.2.4 Sn02系气敏元件

3.2.5 ZnO系气敏元件

3.2.6 氧化铁系气敏元件

3.2.7 接触燃烧式可燃气体气敏陶瓷

3.2.8 氧敏传感器陶瓷

3.3 热释电陶瓷

3.3.1 热释电陶瓷的结构与性能

3.3.2 热释电陶瓷的主要应用

3.3.3 几种典型的热释电陶瓷

习题

第4章 超导材料

4.1 超导材料的基本性质

4.1.1 超导电性和超导体

4.1.2 超导材料的基本物理性质

4.1.3 超导体的临界参数

4.1.4 超导机理

4.2 超导材料的发展（金属、陶瓷、有机）

……

第5章 磁性功能材料

第6章 新型能源材料

第7章 智能材料与结构

第8章 化学功能材料

第9章 生物医学功能材料

0章 光学功能材料

主要参考文献

第1章绪论

材料是现代社会的物质基础，是现代文明的支柱。材料科学是基础科学，又是新技术革命的先导。人类历史演变中，材料的每次划时代的进步如旧石器、新石器、陶器、青铜器、铁器等都把人类支配自然的能力提高到一个新水平。材料的发展突出特征表现为:学科之间的相互交叉渗透，使得各学科之间的关系日益密切，互相促进，难以分割;材料科学技术化、材料技术科学化，材料科学与工程技术日益融合，相互促进;新材料、新技术、新工艺相互结合，为各个工程领域开拓了新的研究内容，带来了新的生命力和发展前景。

1.1功能材料发展概说

步功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。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。

排州功能材料种类繁多，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。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。功能材料按使用性能可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏(智能)材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型功能材料是除电子信息材料以外的主要功能材料。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。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。1989年200多位美国科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于功能材料。从1995年至2010年间，每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种功能材料和制品技术占了很大的比例。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。我国非常重视功能材料的发展，在国家机关“863”、“973”计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目(约占新材料领域70%比例)。这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。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，在国际上占有了一席之地。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化;功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标,我国在高性能瓷料的研究上取得了突破,并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进人了世界先进行列;高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权;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。各国都非常强调功能材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。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。当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、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。

我国国防现代化建设，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现阶段功能材料的发展重点包括:高温超导材料;稀土功能材料;新型能量转换材料(能源材料);生物医用材料;膜材料与技术;印刷(制版、感光)、显示(OLED)材料等。

本书内容涵盖了电性能功能材料、机敏材料、特种超导材料、磁性功能材料、新型能源材料、智能材料与结构、化学类功能材料、生物医学功能材料等内容。本书用大量的事例，对功能材料的发展历史、制备方法、应用领域作了系统地阐述。