[材料科学]第一章 功能材料概论.ppt

功能陶瓷材料与器件 参考书籍 1.马如章， 功能材料学概论 冶金工业出版社， 1999 2.《特种陶瓷工艺学》， 主 编：李世普，武汉工业大学出版社， 1990 3.《功能材料》， 主 编： 田莳 北京航空航天大学出版社，1995.8 4.《功能材料概论》， 主 编： 殷景华, 王雅珍, 哈尔滨工业大学出版社， 1999 5.《功能材料及其应用手册》，主 编：黄泽铣 机械工业出版社，1991 6. 刘鹏， 功能材料及其应用手册，机械工业出版社2000 相关的文献资料 , ,中国期刊网 中国”863”,”973”,国家自然科学基金 中国专利网 美国专利商标局/patft IBM知识产权信息网 欧洲专利数据库 日本专利数据库http://www.ipdl.jpo-miti.go.jp/homepg-e.ipdl 杂志：《功能材料与器件学报》，《功能材料》 《功能材料与器件学报》 微电子机械系统（MEMS） ?微电子和光电子材料与器件 ?薄膜材料与器件 ?纳米材料与器件 ?智能材料与器件 ?传感器和传感器材料 ?金刚石薄膜及应用 ?磁性和磁光电材料 ?铁电材料 ?生物材料 ?高温超导材料 讨论题 1.你认为国内外对功能陶瓷的研究进展如何?可以举例说明。差距怎样？怎样改进？ 2.如何去进行功能材料的设计？设计的方法如何？可以举例说明。（如：设计如何提高SiC的导电性？） 绪 论 　　无机材料组合化学研究应在具有雄厚条件的基础上，利用组合数学的理论思想来指导不同材料库的建立，完善材料合成的组合技术及筛选方法，将无机功能材料组合化学与数据库分析相结合，从而最终实现无机功能材料的定向合成。 　　功能玻璃和功能陶瓷是无机非金属功能材料中的主要组成部分，近年来得到了迅速的发展。 　　新型功能玻璃除了具有普通玻璃的一般性质以外，还具有许多独特的性质，如磁光玻璃的磁—光转换性能、声光玻璃的声光性、导电玻璃的导电性、记忆玻璃的记忆特性等。 2. 功能玻璃和功能陶瓷发展的新特点 　　新型功能玻璃的发展以光功能玻璃为代表。作为蓝光、可见光元件上的转换材料、光存储显示材料及各种非线性光学玻璃特别引人注意，它们将占据未来的光量子时代，是功能玻璃材料研究的主要方向。快离子导体玻璃的发展也很快，有机—无机复合玻璃是玻璃研究者的又一大开拓目标。 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。 　　按材料种类分，功能材料还可分为：金属功能材料、无机非金属功能材料和有机功能材料。 　　无论哪种功能材料，其能量传递过程或者能量转换形式所涉及的微观过程都与固体物理和固体化学相联系。正是这两门基础科学为新兴学科——功能材料科学的发展奠定了基础，从而也推动了功能材料的研究和应用。它们把功能材料推进到功能设计的时代。 　　所谓功能设计，就是赋予材料以一次功能或二次功能特性的科学方法。有人认为21世纪将逐渐实现按需设计材料。 　　材料科学与工程一般都认为由四要素组成，即结构/成分、合成/流程、性能与效能。但考虑到结构与成分并非同义词，相同成分通过不同制备方法可以得到不同结构，从而使材料出现不同性能，所以材料科学与工程应为五要素，即成分、合成/流程、结构、性能与效能。 　　根据材料所要求的性能不同，材料设计可以从电子、光子出发．也可从原子、原子集团出发，可以从微观、显微到宏观。 　　材料设计是一个很复杂的过程： 　　如材料的制备