文档介绍：“材料科学前沿”─功能陶瓷一、引言二、功能陶瓷的研究现状三、功能陶瓷的发展趋势四、共性科学问题材料:无机材料和有机材料; 无机材料中除金属以外的材料都是无机非金属材料。 1、材料科学技术的主要发展趋势: 1)材料科学技术更加注重多学科的交叉与综合; 2)材料的合成及制备科学技术得到高度重视; 3)材料表征和评价科学技术是新材料发展的重要基础; 4)材料设计与性能预测科学技术发展迅速; 5)纳米材料科学技术的发展特别引人关注; 6)向高性能、低成本和复合化、集成化、低维化、智能化方向发展; 7)新材料发展与基础和传统材料的改进、更新、提高之间相互促进; 8)材料及其制品与生态环境和生态资源的协调性,与人类社会可持续发展的关系备受重视。一、引言 2、无机非金属材料: 最初只包括传统的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料; 随科技发展,半导体、先进结构陶瓷、功能陶瓷、新型功能玻璃、人工晶体、非晶态材料、碳素材料等也都纳入其中。 1)传统无机非金属材料是国家基本建设所必须的基础材料,量大面广,其质量提升和性能改进都将产生重大的经济效益和社会效益, 2)无机非金属新材料,如片式电子陶瓷元器件材料、光纤放大器材料、白光发光二极管、激光透明陶瓷、巨磁阻材料、生物医用材料等,在形成高技术产业、改造传统产业、节能和建立新能源、环保和节约资源等方面都对国民经济和社会进步发挥着重要作用。 3)无机非金属材料的高硬度、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐磨和优异的环保性能以及特殊的光声、电等性能,在航空航天、兵器、舰船等国防领域得到越来越多的应用,如陶瓷基复合材料、结构陶瓷、特种功能陶瓷、人工晶体、石英玻璃等已成为武器装备中不可或缺的关键材料。无机非金属材料对国防建设发挥着越来越重要的作用。 3、无机非金属材料学科的共性科学问题: l)无机非金属材料合成与制备的科学技术; 2)材料设计与性能预测的理论与模型; 3)材料组成和微结构表征及其与材料性质和使用性能的关联; 4)材料界面和表面结构及其与材料特性和应用的关联; 5)纳米材料的合成、组装、特性预测、性能调控与器件设计; 6)功能材料的电子态及其与光电功能特性的关联和规律; 7)物性多尺度耦合机制及相关理论; 8)材料缺陷及掺杂行为与物性设计; 9)材料非平衡、非线性、非均匀的机制与相关理论; 10)新材料、新效应、新器件、新应用中的基础问题。 4、功能陶瓷材料: 1 )功能陶瓷是指以电、磁、光、声、热、力、化学和生物等信息的检测、转换、耦合、传输及存储等功能为主要特征的陶瓷材料。 2 )主要包括铁电、压电、介电、半导体、超导和磁性陶瓷等。大部分功能陶瓷广泛应用于电子工业,是电子信息技术中基础元器件的关键材料, 占先进陶瓷工业市场份额的 80% 。 3 )功能陶瓷是电子信息、集成电路、计算机、通讯广播、自动控制、航空航天、海洋探测、激光技术、精密仪器、汽车、能源、核技术和生物医学等近代高技术领域的关键材料. 4)功能陶瓷的特点: 成分可控性、结构宽容性、性能多样性、应用广泛性?据功能陶瓷组成、结构的易调性和可靠性:可制备超高绝缘性、绝缘性、半导性、导电性和超导电性陶瓷?据功能陶瓷的能量转换和耦合特性:可制备压电、光电、热点、磁电和铁电等陶瓷?据对外场的敏感效应:可制备热敏、气敏、湿敏、压敏、磁敏、电压敏和光敏等敏感陶瓷 Various effects in materials INPUT Material Device OUTPUT OUTPUT INPUT CHARGE CURRENT I ZATION STRAIN TEMPERATURE LIGHT ELEC. FIELD Permittivity Conductivity Elec.-mag. effect Converse piezo-effect effect Elec.-optic effect MAG. FIELD Mag.-elect. effect Permeabili ty ostricti on effect Mag.-optic effect STRESS Piezoelectric effect Piezomag. effect Elastic constant -- Photoelastic effect HEAT Pyroelectric effect -- Thermal expansion Specific heat -- LIGHT Photovoltaic effect -- Photostrction -- Refractive index 功能陶瓷材料及市场需求功能陶瓷材料及市场需求铁电材料铁电材