第0章-功能材料概论-1.ppt

* 　在接近室温的条件(室温～100℃)下通过混合、研磨固体反应物直接形成生成物。 ⑷ 低温固相合成法 1 人类进程中的材料，人与动物的区别在于 人类能够制造并使用工具 2 结构与功能 * * * 功能陶瓷有以下几方面发展趋向： (1)微电子技术推动下的微型化(薄片化)和高速度化； (2)在安全和环保工作的促进下，发展传感器和多孔瓷； (3)重视材料复合技术； (4)加速智能化。 * 　　科学的发展，特别是学科交叉促进了无机非金属功能材料的发展。另一方面，材料本身的进展与相邻学科或技术的迅速发展关系很大。 　　例如量子物理、量子化学的发展促进了纳米陶瓷、磁性陶瓷等技术的发展；半导体物理的发展促进了各种电介质陶瓷、压电陶瓷的发展和应用；特别是缺陷物化的进展，使掺杂改性大面积地用于各种功能材料，包括无机非金属功能材料和功能高分子材料。 * 　　相关技术促进无机非金属功能材料的发展也有很多，例如：信息自动化促进了传感器；薄膜变薄涉及粉体制备技术；薄膜技术发展又促进铁电存储器的应用；高纯原料为功能陶瓷的发展创造了条件。 　　物理检测手段也影响材料发展，原来的显微图像是利用光性或电子性差别成像，而近代利用热性能或弹性力学性能差别可分别得出热像及声学像，从而揭示了新现象，对功能陶瓷作用很大。 * 　　各学科之间、学科与工艺技术之间的相互作用和渗透，对无机非金属功能材料的发展产生了深远的影响。 　　各学科的交叉，使各种功能材料之间的界限开始变得模糊，甚至各种材料组成的复合材料可通过协同作用获得最佳性能以及得到其他新功能。 * 1．影响功能高分子材料“功能性”的结构因素 结构决定性能，功能高分子材料之所以有许多独具特色的性能，主要与其结构因素有关。 　Ａ、骨架的性质，如润湿性、溶胀性，骨架的邻位效应等； 　Ｂ、在分子中起到特殊关键作用的官能团的性质。 三、功能高分子材料 * 　功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。 　　功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型： 　　①是功能性小分子固定在骨架材料上； 　　②是大分子材料的功能化； 　　③是已有的功能高分子材料的功能扩展。 2．功能高分子材料的制备方法 * 第四节　功能材料制备用的新方法 　　用于功能材料制备的新方法很多。例如：快速凝固、镀膜、超晶格、机械合金化、溶胶—凝胶、极限(极高温、高压、高真空、失重等)条件下制备的方法、复合及杂化、晶须及大单晶制备法等等。这些方法的发展与使用加快了新品种的开发和质量的提高。 * 　　在溶胶—凝胶方法中，常是把含有Si、A1、Ti、B等网络形成元素的烃氧化物作为母体，以添加碱或酸作催化剂，在酒精溶液中使烃氧化物水解、浓聚而形成［ — M —Ｏ— M—］链的无机氧化物网络。 溶胶—凝胶方法 * 　　通过改变母体的化学成分和生成条件，就可改变冷凝物的拓朴结构，可从无水氧化物的致密球变为稀疏的分枝状结构，以满足待定的使用要求。 　　无水氧化物具有可以控制微孔尺寸、微孔体积、折射率和化学性质的特点。这对于高技术的应用是有利的。 * 　　通过快淬快凝工艺可以得到在常规条件下的亚稳相。亚稳相可以是材料的使用状态，也可能是为得到好性能的中间状态。 　　在自然界中，亚稳相是很常见的。从亚稳相到平衡态的转变不少情况下是非常缓慢的。因此，实际上可以把亚稳状态的材料看作是平衡态来使用。材料学家利用这种动力学差别而设计并加工制造了许多非平衡材料，扩大了可获得有用材料的范围。 快淬快凝技术 * 　　复合就是把两种以上组分材料组成一种新材料的方法；杂化的基本思想就是将原子、分子集团在几埃到几干埃的数量级上进行复合。 复合和杂化 * 　　杂化是在纳米数量级上进行，从而使各原材料间的相互作用力与整体复合时不同，引起量子效应、表面能量效应等。这些现象对材料里的载流子的传输过程会产生很大的影响，使杂化材料的电学性质不再是各原材料的电学性质相加后的平均值，而可以说是相乘的结果。可以出现各向异性、超导电性等现象。 * 　　例如，在绝缘性高分子薄膜表面镀上一层薄金属层，以此做成电极进行吡咯的电解聚合，生成的聚毗咯在生成的同时形成了高分子薄膜中的导电通路，从而得到导电薄膜。 　　采用杂化技术，还可以制得具有特殊功能的肖脱基元件和非线性光学有机薄膜等等。杂化技术可以应用于高分子科学领域，也可以广泛地应用于其他领域。 * 第五节　功能材料的发展现状 　　一.新型功能材料国外发展现状 　　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