文档介绍：3. 3 发发展中的新材料展中的新材料微电子工业光纤通信未来能源(H 2) 材料信息能源新材料电子信息材料新能源材料生态环境材料高性能结构材料先进复合材料先进陶瓷材料生物医用材料新型功能材料(含高温超导材料、磁性材料、功能高分子材料等) 智能材料新型建筑及化工新材料等新材料概念:新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。新材料的发展特点:高性能化、功能化、复合化。材料科学的发展趋势:传统的金属材料、无机材料、有机材料的界线正在消失,材料科学已成为多学科互相交叉、相互渗透的科学。§ 3. 3. 1 纳米材料§ 3. 3. 2 智能材料§ 3. 3. 3 梯度功能材料§ 3. 3. 4 复合功能材料 3. 3. 1 纳米材料纳米(nm) =米-9,约比化学键长大一个数量级。纳米科技是研究由尺寸在 至 100 纳米之间物质组成体系的运动规律、相互作用以及实际应用技术问题的科学技术。纳米科技包括纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。一、纳米材料:是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm) 的材料,它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。二、纳米微粒的性能:小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等。三、纳米材料的特点“更轻、更高、更强”“更轻”是指借助于纳米材料和技术,我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件,减小器件的体积,使其更轻盈。第一台计算机需要三间房子来存放,正是借助与微米级的半导体制造技术,才实现了其小型化, 并普及了计算机。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等),对纳米陶瓷来说,纳米化可望解决陶瓷的脆性问题,并可能表现出与金属等材料类似的塑性。四、纳米材料的应用前景纳米材料的应用前景是十分广阔的。纳米电子器件,医学和健康,航天、航空和空间探索,环境、资源和能量,生物技术等。 3. 3. 2 智能材料日本高木俊宜教授将信息科学融于材料的物性和功能,于 1989 年提出了智能材料概念。智能材料是指对环境具有可感知、可响应并具有功能发现能力的新材料。美国 R·E· Newnham 教授提出了灵巧材料概念,又有人称之为机敏材料。并将灵巧材料分为三类: 灵巧材料: 具有传感和执行功能的材料材料。被动灵巧材料——仅仅能外界变化等材料; 主动灵巧材料——不仅能识别外界的变化,经执行线路能诱发反馈回路,而且响应环境变化的材料; 很灵巧材料——有感知、执行功能,并能响应环境变化,从而改变性能系数的材料。灵巧材料和智能材料概念的共同点: 材料对环境的响应性。智能材料:具有自检测、自判断、自结论、自指令和执行功能的新材料。一、智能材料的构思材料开发的历史,结构材料→功能材料→智能材料; 人工智能计算机的影响,也就是生物计算机的未来模式、学****计算机、三维识别计算机对材料提出的新要求; 从材料设计的角度考虑智能材料的制造; 软件功能引入材料; 对材料的期望; 能量的传递。材料具有时间轴的观点,如寿命预告功能、自修复功能, 甚至自学****自增殖和自净化功能,因外部刺激时间轴可对应作出积极自变的动态响应,即仿照生物体所具有的功能。