文档介绍：&)" 第!" 卷第" 期#$$" 年" 月
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从非常规复合效应产生新型材料!
南策文
清华大学材料科学与工程系,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京!"""#$
摘要复合材料是一类由两种或两种以上物质构成的材料,其应用领域广泛< 虽然其中每种物
质保持它们各自的特性,但所产生的非常规复合效应会使复合材料呈现出优于它们的性能、甚至
是全新的功能,因而,可利用非常规复合效应来产生新型材料< 文中通过一些重要的、潜在的实
例,展现利用非常规复合效应产生新型材料的发展动态及前景<
关键词非常规复合效应复合材料新型材料
新型材料的发现与设计是材料科学中一个永恒的观结构上,结构畸变等也使结构变得复杂< 同样,
主题< 一种新材料的发现往往会导致(带动)一些相关在纳米、微米尺度层次上,组成(相)与显微结构的
领域的研究热潮< 因此如何发现和设计新材料、或改复杂变化也是如此,可通过改变组成物质的种类和
进已有的材料已成为一个重要的前沿问题< 至今,新组合方式(显微结构),来改变所产生的材料的性
材料主要是在实验上经大量实验、或偶然被发现的, 能,即可利用已有的物质来发现和设计新材料< 这
此即人们所熟知的“炒菜法”、或“尝试法”(7?012 种新材料发现的理性方式是:从“想法”产生新材
05> =??@?,或 8=?=5>1A17B C =>******@5105 方法)< !))- 年报道料(7:= 3?=******@5 ***@E 5=4 /07=?1028 E?@/ 7:@;9:7)< 这即是
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的“组合化学”(3@/D1507@?102 3:=/187?B)! 方法(材料本文将要论述的主题< 在显微结构层次上,利用已
芯片)是材料的快速实验筛选方法,但仍然属“尝试有的物质来发现和设计新材料的途径有多种,本文
法”的一种“特殊高级版”< 随着材料理论、计算方将论述其中重要的一条途径,即从非常规复合效应
法(包括计算机)的发展,新材料的计算设计已受到越产生新型材料<
来越多的广泛的关注,已发展成为“计算材料科学”
两种非常规复合效应、两个复合不等式
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(3@/A;******@502 /07=?1028 831=53=)% ,即在计算机虚拟环
境中进行“实验”,以模拟、理解、预示材料的性质在复合材料中,不同常规物质的最佳组合所产
(性能)< 这种完全从理论产生新材料(7:= 3?=******@5 ***@E 生的复合效应可导致材料的独特多功能性< 这些效
5=4 /07=?1028 E?@/ 7:=@?B)是最高境界,但目前仍是非应包括通常所说的:加和效应、乘积效应、非线性
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常的困难< 实际上,最有效的方法是实验与计算的有效应等& < 这里,我们归纳定义、区分两种非常规
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机结合< 复合效应$ ,即:
从材料自身发展来看,利用材料组成和结构上(!)“! H ! I %”复合效应:这个效应意味着两种
的复杂性已成为发展和设计新型材料的一条重要途不同常规物质的组合 C 复合可导致其复合材料性能得
径< 在