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西北工业大学材料学院卢艳丽教授

功能材料的定义及分类

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功能材料的定义及分类

Ø根据材料的物质性：

金属功能材料、无机非金属功能材料、有机功能材料、复合功能材料。

Ø根据材料的功能性：

声学功能材料、热学功能材料、光学功能材料、电学功能材料、磁学功能材料、

化学功能材料、生物医药功能材料、核功能材料等。

Ø根据材料的应用性：

信息材料、电子材料、电工材料、电讯材料、计算机材料、传感材料、仪器仪表材料、

能源材料、航空航天材料、生物医用材料等。

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典型的功能材料

Ø超导材料：

以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像、超导磁体及大型加速器磁体等多个

领域获得了应用；高温氧化物超导体的出现，突破了温度壁垒，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮

（77K）温区。同液氦相比，液氮是一种非常经济的冷媒，并且具有较高的热容量，给工程应用带来了极大的方便。

Ø医用材料：

生物医用材料已进入一个快速发展的新阶段，生物活性陶瓷，生物降解高分子材料，强韧化生物复合材料等成为主要

的研究方向。

Ø能源材料：

太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。美国

能源部在全部氢能研究经费中，大约有50%用于储氢技术。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池

材料等都是研究的热点。

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典型的功能材料

Ø智能材料：

现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的

界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展

的重大革命。比如形状记忆合金，压电材料，磁致伸缩材料等的研究取得了很大的进展。

Ø生态环境材料：

是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，其研究开发在日、美、德等发达国家十分活跃，

主要研究方向包括：①直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO2气体的固化

技术，废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术；

②开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、

绿色新材料等；③材料的环境协调性评价。

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典型的功能材料

Ø稀土材料：

稀土金属具有无法取代的优异磁、光、电性能，是高性能稀土永磁、储氢、磁光存储和记录、超磁致伸缩、

磁致冷等高新材料必不可少的基础原料，这些材料广泛用于计算机、高密度信息存储、通讯、转换、高精度

导向、信息高速公路及国家安全防范等高科技领域。

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发展前景

世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。

Ø2001年新材料技术产业在世界市场的销售额超过4000亿美元,，其中功能材料约占75～80%。

Ø信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额急剧增加。

Ø超导材料销售额增加迅速，其中高温超导电力设备的全球销售占大约10%，全球与超导相关的产业的产值

（按1995年的价格估算）可能达到1500亿到2000亿美元，其中高温超导占60%。

Ø生物医用材料迅速发展，预计到本世纪前十年左右,其产业将达到药物市场的份额。

Ø我国是一个稀土大国，其工业储量占世界总储量的70%以上，发展稀土功能材料我国有着独特的资

源优势。例如，稀土永磁材料全世界的年平均增长率为23%,而我国高达60%。

Ø特种功能材料的重