功能材料_图文_1665132377.ppt

化学气相沉积是利用气态 物质在加热的基材表面发 生化学反应，生成固态沉 积物的制备方法。
电化学沉积是利用电解液 中的离子在电极上发生氧 化还原反应，生成固态沉 积物的制备方法。
溶胶-凝胶法是利用溶液 中的前驱体在加热条件下 发生水解和缩聚反应，形 成凝胶，再经过干燥和热 处理得到固态产物的方法 。
生物法
应用领域拓展挑战
虽然功能材料在某些领域已经得到了广泛应用， 但在其他领域的应用还比较有限，需要进一步拓 展其应用领域。
功能材料的发展前景
01
02
03
广泛应用
随着科技的不断发展，功 能材料的应用领域将越来 越广泛，如能源、环保、 医疗、航空航天等。
创新发展
未来功能材料将不断涌现 出新的品种和性能更优的 材料，如新型高温超导材 料、纳米材料等。
产业升级
随着功能材料产业的不断 发展，将促进相关产业升 级和转型，如智能制造、 新能源等。
THANKS
谢谢
利用功能材料实现高效储能， 如锂离子电池和超级电容器。
电子信息领域
总结词
功能材料在电子信息领域中具有广泛 的应用，涉及集成电路、显示技术、 通信技术等。
集成电路
利用功能材料制造微电子器件，实现 高速、低功耗的集成电路。
显示技术
利用功能材料制造液晶显示器、有机 发光二极管显示器等显示器件。
通信技术
利用功能材料实现高速、大容量的通 信传输，如光纤通信和5G通信。
生物医学领域
总结词
功能材料在生物医学领域中具有重要应用，涉及 医疗器械、药物传递、生物成像等。
药物传递
利用功能材料实现药物的靶向传递和控释，提高 药物的疗效和降低副作用。
ABCD

功能聚合物的制备与应用
• 复合材料：将聚合物与其他材料复合，形成具有 特殊功能的复合材料。
功能聚合物的制备与应用
工程塑料
用于制造机械、汽车和航空等领域的结构部件。
高分子材料
用于制造塑料袋、包装材料、管道等日常用品。
高分子纤维
用于制造纺织品、防护服和复合材料等。
功能金属的制备与应用
熔炼法
将金属原料加热至熔融状态，再冷却凝固得到金属材料。
随着科技的不断发展，功能材料呈现 出以下几个发展趋势。首先，新材料 不断涌现，如石墨烯、碳纳米管等新 型纳米材料；其次，复合材料成为研 究热点，通过将不同性质的材料进行 组合，可以获得优异的综合性能；最 后，智能化和多功能化成为未来发展 的方向，如智能传感器、自适应材料 等。
功能材料的挑战
尽管功能材料已经取得了很大的进展 ，但仍面临一些挑战。首先，新材料 研发需要大量的时间和资金投入，且 成功率较低；其次，复合材料的界面 结合和性能调控难度较大；最后，智 能化和多功能化需要解决多物理场耦 合和系统集成等难题。
微纳合成法
在微米和纳米尺度上合成材料 的技术，如纳米颗粒、纳米线
等。
材料制备的工艺
熔炼法
将原料加热至熔化，再经冷却、凝固而获得 材料的方法。
压延法
通过施加压力将熔融状态的原料压制成片状 或膜状的方法。
烧结法
将粉末状的原料加热至高温，使其发生固相 反应而形成致密材料的方法。
涂覆法
将材料涂覆在基材表面，以达到防护、装饰 等目的的方法。
功能材料广泛应用于各个领域，如电 子信息产业、新能源产业、生物医药 产业等。例如，磁性材料用于制造各 种电机、变压器和磁记录设备；光学 材料用于制造各种光学仪器、镜头和 显示器件；半导体材料用于制造集成 电路、微电子器件和太阳能电池等。

焊接加工
通过熔融连接将两个材料连接在一起，适用于金 属材料的连接。
表面处理技术
表面涂层技术
通过涂覆一层或多层涂层来改变 材料表面的性质，以提高耐腐蚀 、抗氧化、耐磨等性能。
表面改性技术
通过物理或化学手段改变材料表 面的化学成分、晶体结构和表面 形貌等性质，以提高表面硬度、 降低摩擦系数等性能。
04
环保化
随着环保意识的提高，功能材料的生产和使用需要更加注 重环保，如使用可再生资源、降低能耗和排放等。
智能化
功能材料正朝着智能化方向发展，如智能材料、自适应材 料等，这些材料能够根据环境变化做出响应，具有很高的 应用价值。
复合化
多种材料的复合使用已成为一种趋势，通过不同材料的组 合，可以获得单一材料无法达到的综合性能。
未来发展方向
01
新材料研发
不断探索和研发新的功能材料，提 高其性能和应用范围。
环保化发展
注重功能材料的环保性能，推动其 可持续发展。
03
02
智能化发展
加强功能材料的智能化研究，开发 更多具有智能响应的材料。
复合化发展
加强多种材料的复合研究，获得更 多具有综合性能的材料。
04
THANKS
感谢观看
环保领域
总结词
功能材料在环保领域的应用主要涉及空气净化、水处理、土 壤修复等方面。
详细描述
功能材料如吸附剂、催化剂、光催化剂等，能够有效降低污 染物排放和提高环境质量，对于解决全球环境问题具有重要 意义。
05
功能材料的发展趋势与挑战
发展趋势
高性能化
随着科技的不断进步，对功能材料的性能要求也越来越高 ，如更高的强度、硬度、耐热性、耐腐蚀性等。

物理气相沉积（PVD）
通过物理方法将固体材料转化为气态，再沉积到基材上，如真空镀膜 。
溶胶-凝胶法（Sol-Gel）
通过控制化学反应，将前驱体溶液转化为凝胶，再经过热处理制备功 能材料。
化学合成法
通过化学反应将简单物质转化为复杂物质，如合成高分子材料、复合 材料等。
加工技术
机械加工
激光加工
利用机械力对材料进行切削、磨削等加工 ，以获得所需形状和尺寸的零件或产品。
包括材料的反射率、透射率、折射率 等。这些性能决定了材料在光学设备 和器件中的使用效果。
热性能
包括材料的热导率、热膨胀系数、比 热容等。这些性能决定了材料在热设 备和系统中的使用效果。
03
功能积（CVD）
利用气态物质在固体表面上的化学反应来制备功能材料，如薄膜、涂 层等。
绿色化
随着环保意识的增强，功能材料的制备和应用过程需要更 加注重环保和可持续发展，如使用可再生资源、降低能耗 和减少废弃物排放。
智能化
通过先进的制备技术和结构设计，实现功能材料的智能化 ，如自适应、自修复、自感知等特性，以满足复杂环境和 动态变化的需求。
生物医学应用
功能材料在生物医学领域的应用越来越广泛，如用于药物 传递、组织工程和生物成像等，为医疗健康领域的发展提 供有力支持。
实例
高温超导材料
高温超导材料是指在一定温度下具有超导 性的材料，可用于制造超导线圈、超导电 缆等。
石墨烯
石墨烯是一种新型的二维材料，具有高导 电性、高导热性、高强度等特性，可用于 制造电子元器件、电池电极等。
生物可降解塑料
生物可降解塑料是指在特定条件下能够被 微生物分解为无害物质的塑料材料，可用 于替代传统塑料，减少环境污染。

CO + H2O CO2 + 2H+ + 2e-
.
20
评价仪器与机理
.
21
二次电子
电子束
反射电子 特征X线
俄歇电子
俄歇(é xiē )电子(Auger electron )
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22
一次电子
真空能级 价电子带
2次电子
俄歇电子
能级
多余的能量 空穴
.
23
FE-AES （Auger Electron Spectroscopy）
热敏电阻的应用： 温度侦测，电路开关 ，涌流抑制 , 马达延时启动 ，过热保护
.
4
负温度系数热敏电阻
二、形变敏感材料
• 典型的形变敏感材料有形变规材料和磁致伸 缩材料。
• 形变规是利用物质因受力而电阻发生变化的 敏感元器件，金属、半导体、电介质等
• 标准因子
.
5
.
6
• 磁致伸缩材料是强磁性体被磁化后显示出尺寸变化的磁 诱导形变现象，相反，将因施加形变而导致强磁体磁化 发生变化的现象称为反磁致伸缩效应。
湿敏陶瓷（humidity sensitive ceramics） ：电阻随 环境湿度而变化的一类功能陶瓷。与高分子湿敏材 料相比，其测湿范围宽、工作温度高（可达 800℃）、工艺简单、成本较低。
应用：
湿度测量
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气敏传感器：是一种检测特定气体的传感器。它主要包 括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学 气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。
温度敏感材料的应用：热敏电阻材料，电阻温度计 材料，热电偶材料
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热敏电阻
热敏电阻（ thermistor ）热敏电阻的电阻值，随着温度的变化而 改变，与一般的固定电阻不同。属于可变电阻的一类。

功能材料与结构材料相对，后者主要关注材料的强度、硬度、耐久性等结构特性，而功能材料则更注重 材料的特殊功能和用途。
功能材料的特性包括电、磁、热、光、化学、生物等性质，这些性质在特定的外部刺激下会发生改变， 从而实现对外部环境的响应和调控。
分类
根据功能性质，功能材料可以分为电子 功能材料、磁功能材料、热功能材料、 光学功能材料、化学功能材料和生物功 能材料等。
功能材料在水力发电、海洋能利用等领域 应用广泛，如水轮机叶片材料、海洋能转 换材料等。
生物医学领域
生物医学领域概述
功能材料在生物医学领域中具有广泛的应用前景，涉及医疗器械、生 物医用材料、药物载体等多个方向。
医疗器械领域应用
功能材料在医疗器械制造中应用广泛，如人工关节、心脏起搏器等医 疗设备材料。
根据应用领域，功能材料可以分为能源领域 功能材料、环境领域功能材料、医疗领域功 能材料、信息领域功能材料等。
根据材料的组成和结构，功能材料 可以分为金属功能材料、无机非金 属功能材料、有机功能材料和高分 子功能材料等。
02 功能材料的特性与性能
特性
物理特性
功能材料通常具有独特的物理特性，如超导性、半导性、 磁性、光学性能等。这些特性使得功能材料在特定条件下 能够表现出与众不同的性质。
化学特性
功能材料的化学特性包括稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等 。这些特性决定了材料在各种环境下的稳定性和使用寿命 。
生物特性
某些功能材料具有生物相容性，可以用于生物医学领域， 如人工关节、牙齿等。这些材料需要与人体组织有良好的 相容性，以减少排斥反应。
性能
力学性能
功能材料的力学性能包括硬度、 强度、韧性等。这些性能决定了 材料在受力条件下的表现，对于 材料的加工和使用具有重要意义 。

目录 第八章 功能材料
一 防水材料 二 绝热材料 三 吸声材料 四 相变储能材料
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第一节 防水材料
一、沥青防水卷材
1 石油沥青纸胎油毡
定义：简称油毡，是以石油沥青浸渍原纸，再涂盖其两面，表面涂或撒隔 离材料所制成的卷材。
分类：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型
标记：
产品名称 类型 标准号
用途：Ⅰ型、Ⅱ型油毡适用于辅助防水、保护隔离层、临时性建筑防水、 防潮及包装等；Ⅲ型油毡适用于屋面工程的多层防水。
用得最多的有机储能材料是石蜡。
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二、相变材料在建筑节能中的应用
1 相变墙体
PCM墙板的蓄热能力使其能够在采暖或空调关闭之后相当长一段时间， 将房间温度保持在人体感觉舒适温度范围内，还可以在较短时间内快速储存和 释放大量的热量。
2 相变天花板
工作原理：白天利用百叶窗反射太阳能，将太阳能反射到天花板上，天花 板中的相变材料熔化蓄存，夜间相变材料凝固放热供暖。
特点：（1）黏结力强、自黏施工，安全可靠； （2）延伸性能好，可抵御基层一般变形、裂缝等不利现象； （3）寿命长，耐候性能优良。 （4）能自行愈合较小的穿刺破损，可自动填塞愈合较小的基层裂缝。
用途：用于工业、民用建筑的屋面，地下室、室内、市政工程、蓄水池、 泳池及隧道防水；木质、金属结构屋面；特别适用于不可明火施工的油库、 化工厂、纺织厂、粮库等防水工程
用途：30号铝箔面油毡适用于多层防水工程的面层，40号铝箔面油毡适用 于单层或多层防水工程的面层。
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二、改性沥青防水卷材
1 弹性体改性沥青防水卷材
简称油毡，简称SBS防水卷材。
分类：（1）按胎基分为聚酯毡（PY）、玻纤毡（G）、 玻纤增强聚酯毡（PYG）。

医疗器械行业
功能材料在医疗器械制 造中的应用，如人工骨 骼材料、可生物降解材 料和医用隔膜。体现人 类健康的重要性。
机械加工行业
功能材料在机械加工和制造中的应用，如 耐磨材料、高温材料和高强度材料。提升 机械性能和效率。
建筑行业
功能材料在建筑领域的应用，如保温材料、 防水材料和抗震材料。增强建筑结构和能 效。
化学性质
介绍材料的化学特性，如腐蚀性、溶解性和反应性。探讨这些性质在功能材料制备中的应用。
三、功能材料的分类
电子功能材料
光学功能材料
磁性功能材料
电子器件中常用的功能材料， 如半导体、导电陶瓷和光学 纤维。介绍其原理和应用。
用于调节光信号的功能材料， 如透镜、光纤和光学涂层。 探讨它们在光学领域的应用。
拥有磁性的材料，如磁铁、 磁性合金和磁性材料的复合 体。讨论它们在磁性应用中 的角色。
四、功能材料的应用
电子行业
功能材料在电子产品中 的应用，如晶体管、集 成电路和显示屏。探索 材料对电子行业的贡献。
光电行业
功能材料在光电设备和 光学仪器中的应用，如 光伏材料、光电开关和 光纤传输。展示其技术 进步。
五、功能材料的发展趋势
趋势1：纳米材料 的发展
探索纳米材料的特性、制 备技术和应用领域。展示 其在功能材料学中的重要 性。
ห้องสมุดไป่ตู้
趋势2：多功能材 料的发展
多功能材料的设计和制备， 如能源存储材料、生物医 用材料和可重构材料。展 望其未来的应用。
趋势3：智能材料 的发展
智能材料的特点和应用， 如形状记忆合金、光敏材 料和压电材料。探索其在 自适应技术中的作用。
六、总结
功能材料学对科学和工程的意义以及未来的发展方向。展示对未来功能材料学的期望和挑战。

18、19世纪蒸汽机、电动机的发明对金属材料提出 了更高的要求，同时对钢铁冶金技术产生了更大的推 动作用。炼钢技术大大促进了机械制造、交通铁路及 纺织业的发展。随之，各种特殊钢如高速钢、硅钢及 不锈钢相继问世，铜、铝业得到大量应用，其他金属 和合金也都出现，从而使金属材料在20世纪占据了主 导Байду номын сангаас位。铜、铁和其他合金的发现与应用是材料发展 的第二阶段。在这一阶段，金属（主要是铁和钢）确 立了工业材料的绝对权威。这个阶段的特点是人类从 自然界提取有用的材料。
现代社会对研制新一代材料提出了结构和功能相结 合的要求。即材料不仅能作为结构材料使用，而且具 有特殊功能或多种功能。同一构件、设备、器件可能 是结构材料和功能材料的结合。如航天航空器既有特 殊结构材料，又有特殊的功能材料。
一、材料分类
功能材料
从材料来源上看，材料可分为天然材料和合成材 料。人类为了生存发展，一方面从大自然中直接获取 天然材料。 天然材料——选择天然有形物质直接或进行简单 加工改造的材料，如沙石、木材、石材、天然纤维、 天然橡胶等等。 另一方面，要合成新的材料供生产生活需要。 合成材料——通过化学或物理手段，利用化学原 料制取不能从自然界直接得到的新型材料。如合金、 玻璃、陶瓷、合成高分子等。 从功能上看，材料可以分为结构材料和功能材料。
讲授内容：
绪论 第一章 第二章 第三章 晶体结构基础 凝聚态材料简介 磁性材料
第九章 特殊功能合金 （膨胀合金、储氢合 金、形状记忆合金）
第十章 薄膜功能材料 第十一章 电阻及导电 材料
还有化学功能材料如 高分子试剂、催化剂，高 分子药物，生物医学材料 不讲
第四章 半导体材料 第五章 光功能材料
第六章 功能陶瓷