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功能材料简述

摘要：

近几十年来，世界对材料特别是功能材料的研究热度越来越大，也取得了一些突飞猛进的发

展，功能材料不仅是发展信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基

础材料，而且是改造与提升基础工业和传统产业的基础,直接关系到资源、环境及社会的可

持续发展。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。这篇论文主要简述了

功能材料的分类及进展，并总结了未来几十年的可能发展方向。

关键词：功能材料材料简述分类发展

一、定义：

功能材料和结构材料之间并不存在不可逾越的鸿沟,两者在一定条件下可以互相转化，不少

材料既具有结构性，又具有功能性，在一些场合将其作结构材料用,在另一些场合将其作

功能材料用,或者在同一场合既是结构材料又是功能材料，也是不容忽视的事实因此,只

能大休上划分两者的界限,根据它们的基本性能特征，可以认为，结构材料是以强度、刚

度、韧性、硬度、耐磨性、疲劳强度等机械性能为主发展起来的材料，功能材料则是以声、

光、电、磁、热等物理性能为主而发展起来的材料。故功能材料可以定义为那些具有优良的

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。

二、一次功能材料与二次功能材料

材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料的传输或转换等过程，再作为输出

而提供给外部的一种作用。功能材料按其功能的显示过程又可分为一次功能材料和二次功能

材料。

（1）、一次功能材料

当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同一种形式时，材料起到能量传输部件的作用。

材料的这种功能称为一次功能。以一次功能为使用目的的材料又称为载体材料。

一次功能材料主要有：

○力学功能如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、高弹性、恒弹性、

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振动性和防震性；

○声功能如吸音性、隔音性；

2

○热功能如隔热性、传热性、吸热性和蓄热性；

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○电功能如导电性、超导性、绝缘性和电阻；

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○磁功能如软磁性、硬磁性、半硬磁性；

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○光功能如透光性、遮光性、反射光性、折射光性、吸收光性、偏振性、聚光性、

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分光性；

○化学功能如催化作用、吸附作用、生物化学反应、酶反应、气体吸收；

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○其它功能如电磁波特性（常与隐身相联系）、放射性。

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（2）、二次功能材料

当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于不同形式时，材料起能量的转换部件作用，材

料的这种功能称为二次功能或高次功能。

二次材料主要有：

○光能与其它形式能量的转换,如光化反应、光致抗蚀、光合成反应、光分解反

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应、化学发光、感光反应、光致伸缩、光生伏特效应、光导电效应；

○电能与其它形式能量的转换，如电磁效应、电阻发热效应、热电效应、光电效

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应，场致发光效应、电光效应和电化学效应；

○磁能与其它形式能量的转换，如热磁效应，磁冷冻效应、光磁效应和磁性转变；

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○机械能与其它形式能量的转换，如压电效应、磁致伸缩、电致伸缩、光压效应、

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声光效应、光弹性效应、机械化学效应、形状记忆效应和热弹性效应。

三、功能材料的分类

从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下四类。

（1）、力学功能材料

主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高结晶材料、超高强材料等。

（2）、化学功能材料

○分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物；

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○反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂；

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○生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。

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（3）、物理化学功能材料

○电学功能材料：如超导体，导电高分子等；

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○光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等；

2

○能量转换材料：如压电材料、光电材料。

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（4）、生物化学功能材料

○医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板

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等；

○功能性药物：如缓释性高分子，药物活性高分子，高分子农药等；

2

○生物降解材料

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从构成物质的性质可以分为：

（1）金属功能材料

金属功能材料是开发比较早的功能材料，随着高新技术的发展，一方面促进了非金属材料的

迅速发展，同时也促进了金属材