功能材料作业

论述功能材料定义、特点以及分类，并阐述功能材料在社会经济发展中的地位和作用。

功能材料定义：具有特殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和生物性能及其互相转化的功能，不是被用于结构目的，而是用以实现对信息和能量的感受、计测、显示、控制和转换为主要目的的高新材料。

功能材料的特点：1）多功能化2）材料与元件一体化3）制造和应用的高技术性、性能和质量的高精密性和高稳定性4）材料形态多样化。

功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、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，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。

功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。

功能材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85 % 。

随着信息社会的到来，特种功能材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。

鉴于功能材料的重要地位，世界各国均十分重视功能材料技术的研究，各国都非常强调功能材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。

在全球经济中，特种功能材料无论是需求的规模，还是需求的增长速度，都是相当惊人的。

中国作为一个人口的大国，正在实施宏伟的第三步发展战略，这一根本国情加之特种功能材料在经济社会发展中的重要作用和地位，决定了我国对功能材料的需求将是巨大的。

功能材料不仅是发展我国信息技术、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，而且是改造与提升我国基础工业和传统产业的基础 , 直接关系到我国资源、环境及社会的可持续发展。

总之，我国经济、社会及国家安全对功能材料有着巨大的需求，功能材料是关系到我国能否顺利实现第三步战略目标的关键新材料。

压敏电阻氧化锌及老化分析摘要：氧化锌压敏电阻器具有优良的非线性伏安特性, 在稳态工作电压下漏电流很小(能耗低) . 利用这些特性可制造各种电子器件的过电压保护、电子设备的雷击浪涌保护、负载开关的浪涌吸收等电子保护装置。

本文总结了对于ZnO压敏电阻工作机理以及老化机理的不同观点，分析了其老化机理，并归纳了提高ZnO压敏电阻稳定性的方法。

关键词：ZnO压敏电阻工作原理老化1 ZnO压敏电阻晶界间的双肖特基势垒模型1.1 双肖特基势垒的作用机制由MOV的配方得知,90%以上的材料都是ZnO,只有微量的掺杂物质。

从ZnO压敏陶瓷的晶界结构得知,在晶界层形成的尖晶石和多个ZnO交界面处存在的包裹ZnO晶粒的液相态富秘相结构都是由微量元素所构成。

这些结构,特别是晶界间的富秘相结构是晶粒间具有肖恩特基势垒结构的必要条件,而具有双肖特基势垒的晶界相是形成压敏特性的关键。

正因为ZnO晶粒的结构使ZnO压敏陶瓷的晶界区域存在背靠背的双肖特基势垒。

如图1(a)所示:在晶粒与晶粒间会形成一个大约4ev的肖恩特基势垒结构。

由于压敏陶瓷是由大量的晶粒与晶界相组成,因此,无数累积的4eV的晶相电压,是ZnO压敏陶瓷具有优异的非线性伏安特性的根源。

ZnO晶粒是n一型半导体,在ZnO晶粒之间存在无序的晶界界面层,其中存在许多电子陷阱,它们捕促来自ZnO晶粒的电子形成带负电的晶界界面层,在晶界层中还存在着未填充的电子陷阱,在ZnO晶粒中形成带正电荷的空间电荷区(即电子耗尽层),其主要载流子为填隙Zn离子。

在平衡状态下,ZnO压敏陶瓷晶界区的背靠背双肖特基势垒。

如图1(a)所示,左右两边的耗尽层宽度相等,为X LO和从X RO，中间是晶界界面层,它带负电。

在外施电场E(从右指向左)作用下,假设施加在晶界上的电压为U如图1（b）,在正偏肖特基势垒上的外施压降为U L,那么正偏势垒高度由原来的Φ降低到Φ-U L在反偏肖特基势垒上的外施压降为U R ,那么反偏势垒高度由原来的中升高为Φ+U R 。

人教版高中化学选修5 5.3《功能高分子材料》综合练习----874d0a28-6ea8-11ec-b12b-7cb59b590d7d人教版高中化学选修5-5.3《功能高分子材料》综合练习第三节功能高分子材料基础强化1.增强塑料是一种复合材料，具有以下优点① 高强度② 轻量③ 耐高温④ 耐腐蚀性。

① ④ C① ② ④b．②③d．①②③④2.在某些塑料（如聚乙炔等）中加入强氧化剂或还原剂后，其导电性大大提高。

由于这些塑料具有金属的一般特性，因此被称为“人造金属”。

以下“人造金属”的说法是正确的（）a．“人造金属”和普通金属的制取方法不同，但原料相同b．强氧化剂或还原剂是制取“人造金属”的重要材料c．“人造金属”能够导电传热，所以有金属光泽d、“人造金属”具有金属的一般特征，因此它们属于金属。

3.在复合材料中，一种材料通常用作基体，另一种用作（）A.增塑剂C.抗老化剂b．发泡剂d．增强剂4.婴儿用一次性尿布有一层可以吸收和保持水分的物质。

以下可能使用的聚合物之一是（）c．d．5.神舟七号返回舱看起来像一个大钟，重约3吨。

它是世界上最大的返回舱。

为了防止航天器因与大气摩擦而在高温下燃烧，应选择一种特殊材料覆盖航天器表面。

这种材料应该具有良好的导电性b．密度较大，以增大飞船的惯性c．轻质防热，可承受上千摄氏度的高温d．质地柔软，以利于飞船的变形6.一次性聚苯乙烯和其他材料造成的“白色污染”是最严重的环境问题之一。

最近研制的一种可降解塑料，代号为3hb，结构简式为它具有良好的生物适应性，可以在自然界中自我降解。

请回答以下问题：，（1）可降解塑料可以在自然界中通过（填写序列号）。

反应降解为聚合物的单体。

a．加成c．水解b、消除D.氧化(2)该聚合物的单体的结构简式为________，该单体中具有的官能团的名称为________。

（3）当1mol单体分别与钠和碳酸氢钠溶液完全反应时，钠和碳酸氢钠的消耗量之比为。

功能材料之生态环境材料简述功能材料发展前景我国非常重视功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，功能材料都占有很大比例。

在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。

这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。

在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。

镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列；高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权；功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。

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。

发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。

我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。

但是，我们应该看到，我国功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。

我国功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。

国外根据预测， 2001年新材料技术产业在世界市场的销售额将超过4000亿美元,，其中功能材料约占75～80%。

某些特种功能材料就其单项而言，其市场也是巨大的。

1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市场销售额已达210亿美元，预期到2010年将达到800亿美元；2000年超导材料销售额已达80亿美元,预测2010年的年销售额预计将达到600亿美元，其中高温超导电力设备的全球销售额可达50-60亿美元,到2020年，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%；2010年全球钕铁硼永磁材料的市场需求量将达万吨,产值达80亿美元，带动相关产业产值700亿美元；生物医用材料是一个正在迅速发展的高技术领域，全球生物医用材料及制品的产值超过700亿美元，美国约为400亿美元，与半导体产业相当，是美国经济中最活跃、出口量最大的6个产业之一，一直保持每年20%以上的速率持续增长，预计到本世纪前十年左右,生物医用材料产业将达到药物市场的份额；随着可持续发展政策被各国政府的广泛采纳，生态环境材料的市场需求也将迅速增加，估计2010年的社会需求将高于500亿美元。

永磁铁氧体材料研究进展摘要：永磁铁氧体又称为硬磁铁氧体，是一种新型的非金属磁性材料，它只需外部提供一次充磁能量，就能产生稳定的磁场，从而向外部持续提供磁能。

本文综述了永磁材料及永磁铁氧体的特性，简介了永磁铁氧体的发展历程和研究现状，对目前常用的几种制备永磁铁氧体粉料方法进行了简单介绍，并对永磁铁氧体的发展前景进行了展望。

关键词：永磁材料永磁铁氧体化学共沉淀法前言磁性材料是一种重要的功能材料，广泛应用于各类电子、电力产品之中。

而作为应用材料的铁氧体在磁性材料中更是占着举足轻重的作用，随着电子设备的小型化、轻型化、薄型化技术的发展，对永磁铁氧体器件的体积、重量、性能有着越来越高的要求。

计算机、多媒体电脑、通信网络、汽车电子和电动汽车等高新技术的发展又给高性能永磁铁氧体提供了广阔的应用市场。

现代电子信息技术和环保产业的发展推动着高性能永磁铁氧体材料向前迈进，高剩磁(B r)、高矫顽力(H c)、高能积(BH)max的高性能永磁铁氧体是近几年来世界电子信息产业、汽车工业高速发展的最新市场需求，特别是“智能”高速公路要求与之配套的汽车、轿车“智能”驾驶仪将被大量地采用，为高性能永磁铁氧体材料提供更宽的应用领域[1]。

1933年加藤和武井研制成立方晶系的钻铁氧体，揭开了氧化物永磁材料研究的序幕。

1938年Adeskold确定了磁铅石矿的晶体结构，为六角晶系永磁铁氧体的发展奠定了结晶学的基石。

1952年Went等人[2]对各向同性的钡铁氧体的制备及其磁性进行了系统的研究。

1954年各向异性的钡铁氧体生产工艺问世[3]，使磁能积大幅度的提高。

1963年高性能的铭铁氧体投产[4]。

70年代，永磁铁氧体的产量己在永磁材料领域中占首位。

六角晶系铁氧体体作为永磁材料、超高频软磁材料、微毫米波段材料，其用途十分广泛。

因其价格低廉，成为目前产量最高，用量较大的永磁材料，同时由于其具有单轴磁晶各向异性，作为一种磁记录材料，在专业用录像带、数字录音带及垂直磁记录硬盘等方面也获得了很大效果，成为一种前景光明的新型高密度磁记录材料[5]。

功能材料选修作业(总7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--功能材料之生态环境材料简述功能材料发展前景我国非常重视功能材料的发展，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等计划中，功能材料都占有很大比例。

在“九五”“十五”国防计划中还将特种功能材料列为“国防尖端”材料。

这些科技行动的实施，使我国在功能材料领域取得了丰硕的成果。

在“863”计划支持下，开辟了超导材料、平板显示材料、稀土功能材料、生物医用材料、储氢等新能源材料，金刚石薄膜，高性能固体推进剂材料，红外隐身材料，材料设计与性能预测等功能材料新领域，取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果，在国际上占有了一席之地。

镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺技术均达到了国外的先进水平，推动了镍氢电池的产业化；功能陶瓷材料的研究开发取得了显著进展，以片式电子组件为目标，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了产业化，使片式电容材料及其组件进入了世界先进行列；高档钕铁硼产品的研究开发和产业化取得显著进展，在某些成分配方和相关技术上取得了自主知识产权；功能材料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的贡献。

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。

发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。

我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。

但是，我们应该看到，我国功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。

我国功能材料在系统集成方面也存在不足，有待改进和发展。

国外根据预测， 2001年新材料技术产业在世界市场的销售额将超过4000亿美元,，其中功能材料约占75～80%。

绪论1、简要叙述功能材料的定义、分类和主要应用领域；答:1)定义：功能材料是以物理性能为主的工程材料的统称，即指在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质，或在其作用下表现出特殊功能的材料；2)分类:a.依用途：分为电子、航天、航空、兵工、建筑、医药、包装等；b.依化学化学成分：分金属、无机非金属、有机、高分子和复合功能材料；c.依聚集态：分为气态液态、固态、液晶和混合态功能材料，其中固态又分为晶态，准晶态和非晶态三种；d.依功能：分为物理、化学、生物和核功能材料；e.依形态：分为体积、纤维、膜及颗粒等；f.依维度：分为三维、二维、一维和零维；3)应用领域：a.功能材料在航空工业中的作用；例如：MCrAlY·ZrO2隔热涂层涂敷于涡轮和导向叶片表面可提高其使用温度150℃或更高；b.功能材料在环保上的应用；例如：活性碳纤维(ACF) 属粒子甚至微生物，还可将贵金属粒子还原为低价粒子或金属单质。

离子交换纤维可对SO2、HF、HCl、NH3等有害气体有效吸附，且由于它表面含有有机胺等非溶性活性基团，当它与人体皮肤接触时可改善皮肤微循环，达到抑杀细菌的目的c.功能材料在防伪上的应用；2．能量转换的主要形式和内容主要包括内涵？请各自举例说明；答：形式：a.电能转化热能；b.热能转化电能；c.机械能转化电能；d.光能转化电能；e.化学能转化电能；f.电能转化机械能；g.化学能转化热能；h.热能转化机械能；i.机械能转化热能；j.光能转化热能;k.光能转化机械能；l.光能转化化学能。

3．简要说明一次能源和二次能源以及常规能源和新能源技术的含义。

答：按照能源是否天然存在分为一次能源，二次能源1) 一次能源:自然界中天然存在的能源。

没有经过人工转换；如煤、石油、木材、水力、风力、太阳光等。

2) 二次能源:依靠一次能源产生而制取的能源；如电能、汽油、煤油、酒精（由石油中制取的）。

第一讲电性材料和半导体材料及应用1.分析和说明影响金属或合金电导率的重要因素；答：因素主要有三个方面：温度、参杂程度、各向异性；具体如下：1) 温度：电导率与温度具有很大相关性。

建筑功能材料思考题第一讲混凝土技术新发展◆混凝土材料及技术的发展趋势◆高强混凝土、高性能混凝土的组成材料（矿物掺合料、外加剂）及其作用◆高强混凝土或高性能混凝土的性能特征◆高强混凝土或高性能混凝土的性能研究及研究方法◆混凝土体积变形性能与结构抗裂◆工程结构、施工技术与混凝土施工性能◆混凝土性能（力学、物理、化学-耐火…）与结构构件设计◆混凝土耐久性与工程环境◆混凝土耐久性研究热点◆混凝土材料如何成为绿色材料，混凝土技术如何实现可持续发展？◆功能、智能混凝土研究展望第二讲新型墙体材料◆新型墙体材料替代粘土砖的意义。

◆新型墙体材料在产品性能（质量）、施工应用等方面还存在什么问题？◆墙体材料在建筑节能中的作用，节能墙体材料与技术的最新进展。

◆（选一种新型墙体材料）综合分析其原材料、生产、性能等特点，以及施工、设计要点。

第三讲新型防水材料与防水技术◆试从材料性能，施工技术以及防水设计等方面，综合分析提高工程防水质量的途径。

◆试比较高聚物改性沥青防水卷材和高分子防水卷材的组成和性能的差别。

◆试介绍一种新型防水材料（有突出优良性能，或新材料的应用发展）。

◆试从工程（建筑）典型渗漏部位的渗水情况，分析渗漏原因，提出改善工程防水质量建议。

◆试结合新型工程结构和功能特点介绍新型防水结构及新型防水材料。

◆试结合新型工程的防渗要求介绍新型防水材料发展方向。

第四讲纤维增强复合材料与纤维混凝土试从组合材料和构造分析纤维增强复合材料力学特征，并讨论其在结构（土木）工程的应用前景。

试介绍复合材料力学分析的基本方法、原理和模型，并指出这些方法的不完善之处。

纤维混凝土力学特征及工程应用意义。

试介绍两种不同形状的异型钢纤维对不同强度等级混凝土性能的影响作用，并分析原因。

试分析影响钢纤维混凝土（SFRC）性能的因素，及提高SFRC质量的措施和可能的改善途径。

第四讲建筑装饰与材料1.综述建筑装饰工程中选择材料应考虑的问题（从装饰要求、材料性能两方面分析）。

功能材料制备技术前沿作业1、简述组织工程支架材料的制备方法有哪些？答：除了可注射性材料以外，大多数组织工程支架必须预先制成三维、多孔支架。

而三维支架制备的主要技术有纤维黏结、粒子沥滤、冷冻干燥、气体发泡法、三维打印及超临界流体技术。

其中可以细分为有机多孔材料的制备方法与无机多孔材料的制备方法。

其中有机①多孔支架的制备方法可分为：⑴将无纺织物中互不相连的PGA纤维黏接起来，可使相邻纤维间形成物理连结，从而使纤维支架稳定、耐压，即纤维黏结法。

⑵利用无机盐溶于水而不溶于有机溶剂、聚合物溶于有机溶剂而不溶于水的特性，用溶剂浇铸法将聚合物溶液/在玻璃培养皿中成膜，然后浸出粒子即得到多孔膜。

将多孔膜用溶剂溶解在一起形成三维立体结构后，结合挤出技术，可知被出PLLA，PLGA多孔聚合物导管，即粒子沥滤法。

⑶将聚合物溶液、乳液或水凝胶在低温下冷冻，冷冻过程中发生相分离，形成富溶剂相和富聚合物相，然后经冷冻干燥除去溶剂而形成多孔结构的方法称为相分离法，又称为冷冻干燥法。

⑷采用超临界气体技术制备多孔支架的物理发泡法及用碳酸盐类化合物制备多孔支架的化学发泡法统称为气体发泡法。

⑸将可降解聚合物微球加入模具中，加热至玻璃化温度以上，保持一定时间后冷却、脱模制得烧结微球支架的方法称之为烧结微球法。

⑹三维打印技术是先由软件设计出所需的三位多孔支架的计算机电子模型，再根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，把原来的三维电子模型变成二维平面模型，再将分层后的数据进行一定处理输入计算机，数控系统便以平面加工方式有顺序地连续加工出每个薄层模型并使它们自动粘结成型。

⑺通过调节超临界流体的压力改变其溶胀作用，并在减压排气后得到空洞结构。

②无机多孔支架的制备方法可分为：⑴煅烧天然骨法，一般采用健康成年牛的松质骨，经脱脂、脱蛋白、煅烧等工艺制成锻烧骨载体，并用羟基磷灰石作为支架的主要成分来煅烧等一系列工艺制备。

⑵颗粒烧结法，由生物陶瓷颗粒堆积后烧结形成多孔结构制得无机多孔支架。

导电高分子材料导电高分子是指其本身或经过“掺杂”后具有导电性的一类高分子材料。

一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10S／m以上的聚合物材料。

]高分子导电材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十多个数量级的范围内进行调节等特点，不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。

导电高分子材料的优越性：具有半导体及导体双重特性，可低温加工、可大面积化、具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性等，制作成本低，组件特性优越，对未来电子及信息工业将产生巨大影响。

高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类：①复合型高分子导电材料。

由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。

主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。

其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。

常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。

②结构型高分子导电材料。

是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。

根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。

按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。

电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导体的范围。

采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。

如在聚乙炔中掺杂少量碘，电导率可提高12个数量级，成为“高分子金属”。

经掺杂后的聚氮化硫，在超低温下可转变成高分子超导体。

结构型高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等。

但目前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。