第一篇：展望新型功能材料的未來

展望新型功能材料的未來

化學與化學工程系

科學教育

楊飛飛 44號

摘要：隨著社會技術的高度發展，材料，特別復合材料的加工得到很大的進步和發展，新材料因其特殊的屬性，在航空航天領域發揮著越來越大的作用，眾所周知，現代飛機和衛星的制造材料應具有質量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕等特性，先進復合材料的獨有性能使它成為制造飛機和衛星的理想材料。闡述了先進復合材料在飛機、航空發動機、衛星、導彈等方面的應用情況及先進復合材料未來的發展趨勢。

關鍵詞：新型材料，復合材料，應用發展

材料是人類生活和生產的物質基礎，是人類認識自然和改造自然的工具。人類文明曾被劃分為舊石器時代、新石器時代、青銅器時代、鐵器時代等，由此可見材料的發展對人類社會的影響——沒有材料就是沒有發展。先進復合材料（Advanced Composites ACM）專指可用于加工主承力結構和次承力結構、其剛度和強度性能相當于或超過鋁合金的復合材料。目前主要指有較高強度和模量的硼纖維、碳纖維、芳綸等增強的復合材料 隨著航空航天技術的不斷發展，促進了材料的不斷更新，發展和進步，各種新材料不斷涌現并得到應用，尤其以先進復合材料的發展和應用最突出，眾所周知，由于航空航天飛行器的特殊使用環境，飛行器的制造材料要求非常之高，飛機和衛星制造材料要求質量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕，這些苛刻的條件，只有借助新材料技術才能解決。先進復合材料具有質量輕，較高的比強度、比模量、較好的延展性、抗腐蝕、導熱、隔熱、隔音、減振、耐高（低）溫，獨特的耐燒蝕性、透電磁波，吸波隱蔽性、材料性能的可設計性、制備的靈活性和易加工性等特點，被大量地應用到航空航天等軍事領域中，是制造飛機、火箭、航天飛行器等軍事武器的理想材料。世紀以來，物理、化學、力學、生物學等學科的研究和發展推動了對于物質結構、材料的物理化學和力學性能的深入認識和了解。同時，金屬學、冶金學、工程陶瓷技術、高分子科學、半導體科學、復合材料科學以及納米技術等學科的發展促進了各種新型材料的產生,并推進了對于材料的制備、生產工藝、結構、性能及其相互之間關系的研究，為材料的設計、制造、工藝優化和材料功能和性能的合理使用，提供了充分的科學依據。現代材料科學更注重于研究新型復合材料和納米材料的制備和創新，對于設計具有不同性能要求的材料復合工藝和納米態材料的凝聚過程，以及各類材料之間的相互滲透和交叉的性能以及綜合性能的研究給予了更多的重視。現代材料科學的發展不僅與揭露材料本質及其演化規律的物理化學性質和力學性能有關，而且與使用材料的工程技術學科以及制造加工材料的工程學科有著相互交叉性的密切關系。在此基礎上，“材料科學與工程”逐步形成學科，并發展成為一門獨立的一級學科。作為一級學科的“材料科學與工程”下分三個二級學科：材料物理與化學、材料學、材料加工工程。

材料的未來發展

新材料的誕生會帶動相關產業和技術的迅速發展，甚至會催生新的產業和技術領域。材料科學現已發展成為一門跨學科的綜合性學科。根據我國當前及未來發展的實際情況，新材料領域值得注意的新發展方向主要有半導體材料、結構材料、有機／高分子材料、敏感與傳感轉換材料、納米材料、生物材料及復合材料。

1.半導體材料 隨著高科技發展的需要，半導體及其應用研究的中心正向直接影響市場的微型或低維量子器件、改善傳輸質量和效率、增大功率和距離等方向發展，半導體化合物（GaAs、InAs、GaN、SiC等）具有重要的應用前景。

2.結構材料

Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作為力學材料的主體，構成了系列結構材料，其主要功能是承擔負載（如火車、汽車、飛機）。汽車用鋼近年來已從一般鋼鐵發展為使用燦合金或特殊的高強Mg基合金，高強Ti合金在高強鋼中有重要位置，不銹鋼則有取代碳鋼的趨勢。用于軍用飛機的Al合金及一般鋼材則被先進的Ti合金及高分子基復合材料所取代。進一步還需要發展碳纖維增強復合材料或Al基復合材料。結構材料的主體有：（1）鋼鐵；（2）Al合金；（3）Mg合金；（4）Ti合金；（5）結構陶瓷及陶瓷基復合材料。

3.有機／高分子材料

有機／高分子材料是現代工業和高新技術的重要基石，已成為國民經濟基礎產業以及國家安全不可或缺的重要材料。一方面量大面廣的通用高分子材料需要不斷地升級改造，以降低成本、提高材料的使用性能；另一方面各類新型的高分子材料將應運而生，尤其是有機及聚合物分子或少數分子組合體的光、電和磁特性將成為高分子向功能化以及微型器件化發展的重要方向。主要有以下三個研究方向：（1）分子材料與分子電子器件研究；（2）光電信息功能高分子材料研究；（3）生物醫用高分子材料。

4, 導電高分子材料

導電高分子材料科學是近年來發展較快的領域,自1977 年第一個導電高分子聚乙炔(PAC)發現以來,對導電聚合物的合成、結構、導電機理、性能、應用等方面有許多新認識,現已發展成為一門相對獨立的學科。其可分為結構型導電高分子和復合型導電高分子類。主要應用在發光二極管、抗靜電、導電性應用、電磁屏蔽與隱身等領域中〔3〕。從導電機理的角度看,導電高分子大致可分為兩大類:一類是復合型導電高分子材料,它是指在普通的聚合物中加入各種導電性填料而制成的,這些導電性填料可以是銀、鎳、鋁等金屬的微細粉末、導電性碳黑、石墨及各種導電金屬鹽等,此類導電高分子材料在國內外已得以廣泛的應用,如抗靜電、電磁波屏蔽、微波吸收、電子元件中的電極等。還有一類是結構型導電高分子材料,即依靠高分子本身產生的導電載流子導電,這類導電高分子材料一般經“摻雜”(P 型摻雜或N 型摻雜)后具有高的導電性能(電導率增加幾個數量級)，多為共軛型高聚物聚乙炔、聚對苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯基乙炔等是目前研究較多的導電高分子材料。這種功能高分子除具有優異的壓電特性外，還具有熱釋電效應，可廣泛地用于武器、電聲、超聲、診斷醫療傳感器、無損測試、地震預報等諸多領域。

5土建功能高分子材料(1)土工織物

土工織物是一種多功能材料，主要功能有濾層作用、排水作用、隔離作用、加強作用、防滲與防潮作用等。在工程中往往是一種功能起主導作用,其它功能也不同程度地起作用。土工織物是以高分子合成纖維、合成橡膠與塑料為基本原材料, 這些高分子土工產品通常是以聚丙烯、聚酯為主，還有聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚乙烯醇、聚烯烴、聚四氟乙烯，以及透水性的土工材料氯橡膠、丁腈橡膠等材料。由含有這些組分的纖維絲、繩和塑料袋、條、板所制成的土工合成材料的主要特性是: 質地柔軟而質量輕，整體連續性好，抗拉、抗折強度高，耐腐蝕性和抗微生物侵蝕性好, 反濾性好，防滲性好，施工非常方便。目前, 國內土工織物的生產能力、應用范圍、測試技術與理論研究等方面均發展很快。土工織物在長江三峽工程、長江綜合開發治理工程、防治洪澇災害、處理工業垃圾、保護水源以及環境保護等工程中均得到了應用。土工織物是一種非常有生命力的新型土工材料, 其經濟效益、社會效益均非常顯著，具有很高的推廣價值。今后，土工織物將面向大中型工程、永久性工程, 并向系列化與復合型的方向發展；同時，相應的理論研究、測試技術、施工規范等方面也將不斷完善與提高。

(2)超輕型填土材料

當前, 應用較廣泛的輕質填土材料是聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)，它具有優異的物理、化學性能,以及隨意切割成長型、逐層鋪砌、搬運方便等優異的施工性能。作為一種土建結構材料, 它已廣泛地應用于公路及鐵路填土、橋臺與擋墻填土、機場、港口碼頭、地下結構等工程中, 并取得了很好的效果。1995 年我國在杭甬高速公路橋頭路堤采用EPS 法，克服了軟土地段填土的困難，將其填筑成EPS 與混凝土相結合的橋頭路堤, 使用情況良好。現已在沿海地區的軟土工程中得到推廣應用〔5〕。

隱身材料

(1)納米吸波材料

由于納米材料具有極好的吸波特性, 且納米材料對電磁波的透射率及吸收率比微米粉要大得多,同時具備寬頻帶、兼容性好、質量小和厚度薄等特點。因 此美、法、日、俄等國家都把納米材料作為新一代隱身材料進行探索和研究。美國已研制出一種稱作“ 超墨粉” 納米吸波材料, 其對雷達波的吸收率高達99%,目前正在研究覆蓋厘米波、毫米波、紅外、可見光等波段的納米復合材料。(2)等離子體吸波涂料

等離子體吸波涂料是將放射性物質涂覆在目標上, 使目標表面附近的局部空間電離, 形成等離子體來吸收電磁波的能量。早在20世紀60年代,前蘇聯就開始了等離子體吸收電磁波性能的研究。80年代初開始了等離子體的實驗, 重點研究等離子體在高空超聲速飛行器上的潛在應用。此技術最大的特點就是不用改變裝備的結構, 只需利用等離子體發生器就可以實現隱身目的, 且隱身效果非常好。目前, 這種技術比較先進的國家是俄羅斯和美國〔6〕。

(3)生物醫用功能材料

生物醫用高分子主要分醫用高分子、藥用高分子和仿生高分子三大類。目前, 除人腦外的大部分人體器官都可用高分子材料來制作, 有治療保健作用的功能高分子也在開發之中。對生物醫用高分子材料除了要求具有醫療功能外, 還要強調安全性, 即不僅要治病, 還要對人體健康無害。目前在血液相容性高分子、組織相容性高分子、生物降解吸收高分子、硬組織材料用高分子和生物復合高分子材料、醫用高分子現場固化材料、醫用粘合劑、固定化酶、高分子藥物釋放和送達體系等都有相應的研究, 并取得了初步成果〔7〕 功能高分子材料發展趨勢(1)先進復合高分子材料

當今材料技術的發展趨勢一是從均質材料向復合材料發展, 二是由結構材料往功能材料、多功能材料并重的方向發展。這種發展趨勢造就了先進復合材料的迅速崛起與快速發展。

先進復合高分子材料是指以一種材料為基體(如樹脂、陶瓷、金屬等), 加入另一種稱之為增強(或增韌)材料的高聚物(如纖維等)復合成的高功能整體結構物〔8〕, 這種將多相物復合在一起, 充分發揮各相性能優勢的結構特征賦予了高分子復合材料廣闊的應用空間。目前高分子復合材料的發展和應用已進入世界科技和工業經濟的各個領域, 重點集中在航空航天、基礎設施、沿海油氣田和 汽車的應用, 與此同時, 醫用復合材料日益增長, 成為近年來不可忽視的快速發展領域〔9〕。

(2)生物降解及環境友好高分子材料

隨著人們對環境問題認識日益加深，生態可降解已不再陌生，與此同時世界各國對材料的生態可降解性的要求也提上日程。在這種背景下，生態可降解的高分子材料的開發和應用也越來越受到各國政府、科研機構和企業的重視。目前，具有生態可降解性的高分子材料主要是發達國家產品，國內處于對國外產品的復制及仿制階段。因此，開發具有自主知識產權的生物降解及環境友好高分子材料對于國內的相應企業和科研機構是當務之急。研究表明高分子的生物降解過程主要是其在各種生物酶作用下的水解反應、有時是先水解再進一步氧化或先氧化再水解，即易水解的高分子往往具有生物降解性［10］。即今后可降解高分子材料研究幾種在在生物相容性、理化性能、降解速率的控制及緩釋性等方面。

7智能高分子材料

智能材料是能夠感知環境變化，通過自我判斷和自我結論，實現自我指令和自我執行的新型材料。該類材料集感知、驅動和信息處理于一體，形成類似生物材料那樣具有智能屬性。可以利用該類材料容易感知判斷環境并實現環境響應的特性來制造傳感器、制動器及仿生器等。因此，其將在醫療、環境監測、航空航天及制造業等方面得到廣泛應用。

開發功能高分子材料的重要意義

功能高分子材料其獨特的功能和不可替代的特性已帶來各個領域技術進步，甚至質的飛躍，且在各行業已產生相當高的經濟和社會效益，并導致許多新產品的出現。由于高分子材料在結構上的復雜性和多樣性, 可以在分子結構(包括支鏈結構)、聚集態結構、共混、復合、界面和表面甚至外觀結構等諸多方面, 進行單一或多種結構的綜合利用, 因此最大程度地滿足了其他高技術要求材料技術為他們提供的更多、更好的功能。隨著納米技術研究的深入，在分子、甚至原子水平上實現材料的功能結構設計、復合與加工生產成為可能，材料的功能將會進一步得到擴展，呈現前所未有的創新。可以預言,新一代功能高分子材料的春天已經來臨，納米材料必將成為新世紀材料發展的主流，也必將對新世紀的高新

技術如電子、生物技術、生命科學的研究產生極為深遠的影響。目前我國電子、國防、醫藥和許多尖端技術部門所需的不少功能高分子材料仍依賴于國外市場，這使得我們的一些產品和核心技術在國際市場上競爭力不足。在各發達國家投入大量的人力財力對功能高分子材料進行研究開發，且進展迅速時，我國也應加大對功能高分子材料的研究開發支持力度，加入到這場激烈的競爭中去，這將進一步提高我國的綜合國力。在未來的航空航天領域的發展中，我們相信：新型復合新材料將扮演越來越重要的角色，以后，隨著使用環境對材料提出的新的，更苛刻的要求，新材料將具有不同的發展方向。

一方面，新材料將向耐高溫的方向發展，隨著人類對天空，外太空的探索，耐高溫的新材料也將大有作為，據理論計算和試驗發現，發動機的工作溫度每提高100℃，它的推力就可提高15%左右。可見提高發動機材料的耐高溫性能的重要性。

另一方面，新材料也將向低成本方向發展，正如現在，飛機上，航天器上只是部分使用新型材料，因為新材料的造價高昂，所以，新材料的低成本化，大規模工業流程化也是研究的重點，它包括以下幾個主要方面：降低原材料成本，尤其是降低高性能碳纖維成本，世界呼聲很高；開發低溫固化、高溫使用的樹脂和預浸料，節約能源，開發長壽命的預浸料，使用混雜纖維新型復合材料，通過工藝創新如電子束固化工藝等降低制造成本。

參考文獻

〔1〕陳義鏞.功能高分子.上海科學技術出版社.1998: 1-5.〔2〕古川淳二.對21世紀功能高分子的期待.聚合物文摘.1994(6): 17.［3］王東周.導電高分子研究概述.合成技術及應用.2001.16(3): 36 － 39． 〔4〕王正偉.新型功能高分子材料研究.現代化工.2007 ,11(27):514-516 〔5〕許波.土建功能高分子材料的發展及應用.煤炭工程.2003(11)〔6〕汪世平.隱身吸波涂料概述.上海涂料.2006,44(5)〔7〕李青山.功能高分子材料在醫療保健中的應用.哈爾濱船舶工程學院出版社.1993,12.〔8〕植村益次.高性能復合材料最新技術.中國建筑工業出版社.1989.〔9〕沈序輝等.有機—羥基磷灰石復合骨替代材料.材料科學與工程.1999,17(4): 85-90.〔10〕張佑專.仿生制備功能性聚合物光子晶體.高分子學報.2010.12(7): 1 253 － 1 261．

第二篇：新型功能陶瓷材料的性質應用及展望

新型功能陶瓷材料的性質應用及展望

姓名：王瑩

學號：1231410074 摘要：功能陶瓷是一類頗具靈性的材料，具有某個或多個物理化學性能，如電，磁，聲，化學和生物等，且各特性間能夠相互轉化。功能陶瓷的特點是種類繁多，如磁性陶瓷，電子陶瓷，光學陶瓷，化學陶，吸聲陶瓷及生物化學陶瓷等。由于功能陶瓷具有的特殊性質，主要應用于微電子，光電子信息和自動化技術以及生物醫學，能源和環保工程等領域。所以功能陶瓷材料將會是其它材料無法替代的。下面重點介紹半導體陶瓷，壓電陶瓷，生物陶瓷幾種新型功能陶瓷的性質及其在日常生活中的應用來說明其重要性。關鍵字：功能陶瓷

性質

應用

趨勢

展望 一． 陶瓷簡單介紹

我們知道，陶瓷具有悠久的歷史，它分為陶器和瓷器兩大類。陶瓷是指由氧化物，碳化物，氮化物，硼化物，硅化物，硫化物及其復合化合物經成形，燒結所形成的多晶材料。陶瓷可以分為傳統陶瓷和先進陶瓷，傳統陶瓷是采用天然無機化合物燒結而成的陶瓷；先進陶瓷是采用人工合成的無機化合物為原料，采用精密的控制工藝成形燒結而制成的高性能陶瓷，包括結構陶瓷和功能陶瓷。其中功能陶瓷是具有電、磁、聲、光、熱、力、化學或生物功能等的介質材料，主要包括壓電，半導體，電光和磁性等功能各異的新型陶瓷材料。它是電子信息、集成電路、移動通信、能源技術和國防軍工等現代高新技術領域的重要基礎材料。隨著現代新技術的發展，功能陶瓷及其應用正在向著微型化，薄膜化，精細化，多功能，智能化，集成化，高性能，高功能和復合結構的方向發展 二．三種功能陶瓷材料的性質及應用 1.壓電陶瓷

壓電陶瓷是由許多細小的晶粒聚集在一起構成的多晶體，這些晶體通常是無規律排列的，在一定的溫度下，施加直流電場極化。這也可以用生活中比較常見的打火機來說明它，當人們使用打火機時，彈簧力施加到壓電陶瓷上就產生電荷，形成高電壓，這種瞬間的高電壓發生電火花，從而點燃易燃氣體。這種能在壓力作用下產生電荷的陶瓷叫做壓電陶瓷。

壓電陶瓷一個重要的應用是可以制作聲納，聲納的作用很大，它是軍艦，潛艇的“千里眼”“順風耳”。我們知道，海水對光波和電波有強烈的吸收，在海水中雷達是不起作用的。而超聲波的穿透能力很強，科學家發明了接受和發射超聲波的裝置—聲納。超聲波的發電器使用了壓電陶瓷，通過壓電陶瓷的振動產生一定頻率的超聲波，超聲波遇到遠處的艦艇，魚群，礁石就會反射回來，通過壓電陶瓷轉變為電信號，操作人員就可以判斷物體的距離等。

同時，壓電陶瓷還有許多其它應用，如做成話筒，在人講話的聲壓作用下陶瓷內會產生與聲音相對應的電信號傳輸出去；壓電元件上配上電路，可以成為蜂鳴器或電子樂器；壓電陶瓷可以制成變壓器，廣泛應用在掌上電腦，手提電腦，數字攝像機，滿足了小而輕的要求；總之，壓電陶瓷作為電、力、熱、光敏感材料，在超聲換能，傳感器，無損檢測和通訊技術等領域已獲得了廣泛的應用

2.半導體陶瓷

半導體陶瓷是具有半導體特性的陶瓷，它的電導率因外界條件的變化而發生顯著的變化，因此可以將外界環境的物理變化轉變為電信號，制成各種用途的敏感元件，如電導率隨溫度變化的熱敏陶瓷，具有光導電效應的光敏陶瓷，隨接觸氣體分子的種類不同的氣敏陶瓷，以及電導率隨濕度變化的濕敏陶瓷。下面以半導體氣敏陶瓷為例說明其性質及作用。

半導體氣敏陶瓷使用二氧化錫，氧化鐵，氧化鎢，氧化鋁，氧化鋅等陶瓷材料壓制燒結而成的，阿門通過有選擇的吸附氣體，使半導體氣敏陶瓷的表面狀態發生變化，從而引起它的電阻等物理化學性質的變化，以此確定未知氣體的濃度。當檢測到某種氣體時氣敏檢漏儀就會發出警報。如氧化鋅的半導體氣敏材料可檢測氫氣，氧氣和丙烷等氣體。應用半導體材料制成的“人工鼻”靈敏度非常高，對萬分之一濃度的氫氣即能顯示，相應快速，穩定性好。這種“人工鼻”被普遍應用于煤礦開采的瓦斯，煤氣運輸和化工生產中管道氣體泄漏及廚房，浴室，石油化工廠等處的有毒氣體和可燃性氣體的監測。有了這種“人工鼻”，礦井，車間，娛樂場所及家庭等不必為有毒易燃氣體而擔心了，使人們的生命和財產得到了保障。

3.生物陶瓷材料

生物陶瓷材料是指主要用于人體硬組織的修復和重建的生物醫學陶瓷材料。它包括了單晶體，非晶體生物玻璃，涂層材料，無機材料與金屬復合材料，無機與有機的復合材料。生物陶瓷材料作為一種無機生物醫學材料，與生物組織具有良好的相容性和優異的親和性，穩定的物理化學性質，可滅菌性及無毒性等優點，越來越受到人們的重視。應用的有人工牙根，人工血管和人工尿管；更有用于酶固定，細菌，微生物分離等方面。

例如，從20世紀70年代開始，世界上許多國家如美國、德國、瑞士、荷蘭和日本等國就已相繼開展了氧化鋁生物陶瓷的研究和應用，制成了氧化鋁股骨頭、臼與金屬骨柄組合的人工骨關節，開創了致密Al2O3陶瓷在骨外科中的應用。至今，高密度、高純度、多晶氧化鋁已大量用于制作人工髖關節的股骨干、股骨頭和髖臼部件。大量的研究和臨床應用表明 ：氧化鋁陶瓷具有良好的生物相容性，氧化鋁陶瓷 硬度高，耐磨損能力強，構成的關節面光滑而持久。氧化鋁磨損顆粒引 起的生物學反應小于聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯顆粒。

三． 功能陶瓷材料的趨勢展望

通過瀏覽書刊文獻等，對于功能材料的研究及應用已經越來越多科學家們正致力于發現新的功能陶瓷材料，下面舉例說明。1.“全陶瓷內加熱器"研制成功

內加熱技術是與外加熱方式相對應的，簡單地說內加熱技術就是從原來“煤爐”燒水變換為“熱得快”燒“水”，這里的“水”是指熔融態的金屬和合金。發熱元件和保護外套共同組成的內加熱器，直接插入熔融金屬或合金中，主要通過接觸傳導熱量，加熱效率得到大幅度提升。內加熱技術從能源角度來看，可以實現能量的準確傳遞無端的能量損耗大幅降低，能源利用率從外熱式的2O～30％提高到內熱式的8O～ 90 以上，節能效果明顯。

2.新型稀土納米導電陶瓷材料問世

新型稀土納米導電陶瓷材料采用稀土多元滲透技術，利用陶瓷材料具有多孔疏松的組織結構特征，對陶瓷材料進行稀土元素的滲入，為新型導電材料的制備方法提供了新的思路。同時采用氣相化學方法，使稀土元素在高溫下氣化，并在氣態下通過氣固界面反應，進入固體材料的表面及內部，使鈦酸鹽陶瓷的性能得到顯著改善，為高效功能陶瓷材料的制備開辟了新 的途徑。

3.發光陶瓷材料問世

發光陶瓷是把高科技的發光材料融入傳統的陶瓷釉料中，在高溫1300℃ 以上燒制而成，也叫夜光陶瓷、熒光陶瓷。它具有陶瓷的特點，即優良的機械強度，耐磨性，耐水性，還有蓄光發光性能，并且不含任何放射性元素，對人體無害，無毒，對環境無污染。它可以吸收陽光或其它散射光，吸收光能以后發生活化，而發出強光，發光時間長達12小時以上，發光性能可重復再現，且長期維持發光性能。四． 總結

當然，新型功能陶瓷材料還有很多，上面僅是介紹幾種重要新型功能陶瓷材料的性質及應用，就可以看出其應用的廣泛性與其重要性是其它材料無法替代的。隨著科學技術的發展，對新材料的要求也越來越高，我認為，對新型功能陶瓷材料的研究應予以重視，相信，在新的發展形勢下，研究開發新型功能陶瓷材料定會在國家的軍事，經濟，航空及人們的生活水平等方面的提高起到重要作用。五． 參考文獻

[1].王修智，蔣民華.神奇的新材料.山東科學技術出版社.2007 [2].齊寶森，呂宇鵬.21世紀新型材料.化學工業出版社.2011 [3].趙建華.材料科技與人類文明.華中科技大學出版社.2011 [4].林志偉.功能陶瓷材料研究進展綜述.廣東科技期刊.2010 [5].曲遠方.功能陶瓷及應用.化學工業出版社.2002 [6].傅正義.李建保.先進陶瓷及無機非金屬材料.科學出版社.2007 [7].王永玲.功能陶瓷性能與應用.科學出版社.2003 以上是自己通過查閱資料文獻等方式總結新型功能陶瓷材料性質應用及展望，以此來論證它的重要作用，如有不對的地方還請老師指正！

第三篇：新型功能材料

先進功能陶瓷材料

摘要:本文概述了先進功能陶瓷材料的基本分類和優良性能,并對研究現狀做了陳述和對未來先進功能陶瓷材料的發展做了展望.關鍵詞: 先進功能陶瓷材料；分類；優良性能；發展概況；展望

Advanced ceramic materials

Abstract: This paper provides an overview of advanced ceramic materials the basic classification and excellent performance, and the research situation on the statement and the future of advanced ceramic materials is prospected.Key words: advanced ceramic materials;classification;excellent performance;development situation;Prospect

1.功能陶瓷材料的簡要介紹

功能陶瓷材料對電、磁、光、熱、化學、生物等現象或物理量有很強反應，或能使上述某些現象或量值發生相互轉化的一種陶瓷材料。功能陶瓷是一類頗具靈性的材料，它們或能感知光線，或能區分氣味，或能儲存信息……因此，說它們多才多能一點都不過分【1-3】．它們在電、磁、聲、光、熱等方面具備的許多優異性能令其他材料難以企及，有的功能陶瓷材料還是一材多能呢！而這些性質的實現往往取決于其內部的電子狀態或原子核結構，又稱電子陶瓷。已在能源開發、電子技術、傳感技術、激光技術、光電子技術、紅外技術、生物技術、環境科學等方面有廣泛應用。

超導陶瓷材料就是功能陶瓷的杰出代表。1987年美國科學家發現釔鋇銅氧陶瓷在98K時具有超導性能，為超導材料的實用化開辟了道路，成為人類超導研究歷程的重要里程碑【2】。壓電陶瓷在力的作用下表面就會帶電，反之若給它通電它就會發生機械變形。電容器陶瓷能儲存大量的電能，目前全世界每年生產的陶瓷電容器達百億支，在計算機中完成記憶功能。而敏感陶瓷的電性能隨濕、熱、光、力等外界條件的變化而產生敏感效應：熱敏陶瓷可感知微小的濕度變化，用于測溫、控溫；而氣敏陶瓷制成的氣敏元件能對易燃、易爆、有毒、有害氣體進行監測、控制、報警和空氣調節；而用光敏陶瓷制成的電阻器可用作光電控制，進行自動送料、自動曝光、和自動記數。磁性陶瓷是部分重要的信息記錄材料。還有半導體陶瓷、絕緣陶瓷、介電陶瓷、發光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推進劑陶瓷、太陽能光轉換陶瓷、貯能陶瓷、陶瓷固體電池、阻尼陶瓷、生物技術陶瓷、催化陶瓷、特種功能薄膜等，在自動控制、儀器儀表、電子、通訊、能源、交通、冶金、化工、精密機械、航空航天、國防等部門均發揮著重要作用【3】。

2.先進功能陶瓷材料的發展

先進功能陶瓷是包括具有電，礠，光，聲，熱，力學等不同性能極其交叉偶合效應的壓電，磁電，熱電，光電等能量互換的功能材料，主要分類有電子陶瓷，磁性陶瓷，敏感陶瓷，光電陶瓷，生物陶瓷，快離子導體和高溫超導陶瓷材料等【4】。目前，殘葉規模最大的功能陶瓷是新型元期間用的信息功能陶瓷或電子陶瓷，約占60%-80%的份額，主要包括：電介質陶瓷（電絕緣陶瓷和電容器陶瓷），鐵電陶瓷，壓電陶瓷，微博陶瓷，半導體敏感陶瓷和磁性陶瓷等。

3.先進功能陶瓷材料的基本分類

3.1壓電陶瓷

主要是以鋯鈦酸鉛為主，應用于超聲換能器，壓電諧振器，濾波器，微位移器和壓電驅動器等【4-5】。近年來，作為環境友好性材料，無鉛壓電陶瓷的研發和應用的到普遍重視。3.2電容器陶瓷

陶瓷電容器是電子技術中使用量醉倒的電容器，其成分主要有金紅石，鈦酸鋇等。其結構有圓片式高壓陶瓷，晶界層電容器和多層陶瓷電容器【5】。3.3 裝置陶瓷

主要包括用于電子技術，微電子技術和光電子技術中，起絕緣作用的高壓電瓷，陶瓷理念，基片及多層陶瓷封裝材料等，有滑石瓷，莫來石，剛玉磁等【6】。隨著高溫和低溫供熱陶瓷技術的快速發展，陶瓷和玻璃陶瓷基板材料的需求昨年增加。3.4微波介質陶瓷

主要為鈦酸鹽，鋅酸鹽基的陶瓷和玻璃陶瓷。是一種高頻，低能耗，溫度穩定型電介質材料，已經廣泛應用于濾波器，移相器，微波電容等現代微波通訊的關鍵材料。

3.5 半導體陶瓷

主要組成有鈦酸鋇，鈦酸鎂等，主要用于熱敏，電敏，光敏，氣敏等敏感元件和傳感器中【7】。

3.6 磁性陶瓷

是制造各種磁性與電感器件的基礎材料，包括軟磁鐵氧體，永磁材料以及納米微晶軟磁合金等，其中主要是錳鋅鐵氧體，鎳鋅鐵氧體等。3.7 壓電晶體

應用于以聲表面波器件為主的各類高頻器件，主要有石英晶體，四硼酸鋰和新型雅典單晶等【8】。另外，馳豫型貼點壓電單晶陶瓷等，已經在醫用超聲成像方面取得突破性進展和應用。3.8功能陶瓷薄膜

隨著集成鐵電學的深入研究，鐵電陶瓷薄膜與微電子工藝的兼容，利用其貼典型，美國已成功研制了非揮發性鐵電隨機存儲器，并且已批量生產。微小型話和集成化的不斷發展，才來與器件的融合，分立和集成器件的界限越來越模糊，這使得傳統的材料分類變得困難【8-10】。

3.9其他功能陶瓷

除了上述得到廣泛應用的功能陶瓷外，還有很多很有發展潛能和應用前景的陶瓷材料，例如遠紅外陶瓷，壓電復合材料，磁電復合材料，透明導電材料，快粒子導體陶瓷，生物醫用陶瓷，高溫超導陶瓷以及核反應堆陶瓷等【9】。

4.先進功能陶瓷材料的應用領域

高性能先進功能陶瓷材料具有電、光、磁、半導、化學等多方面的功能特性，從而在廣泛的應用領域中占有重要地位，并有廣闊的開拓前景。

（1）電學、電子功能材料 該領域中有各種類型的材料，例如：絕緣材料、壓電材料、半導體材料、離子傳導材料等，現將典型的材料列舉如下：氧化鋁、鈦酸鋇、鈦鋯酸鉛、氧化鋅系陶瓷等。

（2）磁學功能材料 鐵氧體就是在這種功能的材料，鐵氧體有軟質和硬質之分。在軟質鐵氧體中，有尖晶石型和石榴石型；在硬質鐵氧體中，有磁鉛酸鹽型【11】。

（3）光學功能材料 透光陶瓷有氧化鋁、氧化鎂、氧化釔；透光壓電陶瓷（光電陶瓷）已知有PLZT【12】。

（4）化學功能材料 這一領域的材料中，作為敏感元件的有：氣敏元件、濕敏元件和催化劑；作為氧化物有的：氧化錫、氧化鋅、復合氧化物等，應用很廣。（5）熱功能材料 作為紅外線輻射材料的有氧化鋯、氧化鈦。可用作熱源。（6）生物體功能材料 應用在人工牙齒、人工骨、人工關節等等。以下是幾種常用的先進功能陶瓷的大概分類和應用領域：

（一）電性陶瓷——可分別歸納為幾大類

1．介質材料。許多陶瓷材料具有高的介電常數，稱為介質材料。按其結構與性能，可分為以下幾類。

（1）絕緣陶瓷。其典型代表有al2o3、aln及beo等。al2o3陶瓷已廣泛用作半導體集成電路的基片與高性能的封裝材料。aln具有更高的導熱系數，有利于在日益增長集成度條件下熱量的散失，是繼al2o3之后，下一代的基片材料。beo同樣具有高的導熱系數，但由于鈹的毒性，而且價格昂貴，限制了它的應用。

（2）鐵電陶瓷。這是一大類功能陶瓷，具有鐵電性，以ba-tio3、srtio3等為代表，有寬廣的應用性，其中電容性陶瓷的產量及銷售額占有最大的比重。

（3）壓電陶瓷。鐵電陶瓷經過極化處理，在大多數情況下可使其電疇轉向、排列，從而具有壓電性，以鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等為其主要代表。用它們制成的器件，在水聲、電聲、超聲、濾波、引燃、引爆等方面，有甚為廣泛的應用【13】。最近，微位移器的發展，壓電陶瓷及電致伸縮陶瓷發揮了很大作用。著名的huber望遠鏡在外層空間的位置的微小而精確的調整，就是用這種微位移器實現的。2．半導陶瓷——不少類無機物質具有半導性，被利用為在不同環境下的敏感材料，發展成為傳感器。

（1）濕敏材料、器件。

（2）溫度敏感材料與器件——典型的有被廣泛使用的ptc、ntc器件。

（3）氣氛敏感材料與器件。

（4）變阻器（varister）——sic、zno等。吸收高電壓、脈沖電流，作為避雷器等。

3．離子導體。其中以摻雜cao或y2o3的四方穩定zro2作為氧離子導體，以及β”al2o3和nasicon作為鈉離子導體最有代表性。前者作為在各種環境下，包括高溫窯爐、煙道氣、汽車尾氣和鋼水中測定氧的濃度等，已發展成相應的器件，獲得廣泛的應用。在近年來發展中的氧化物燃料電池（sofc），氧離子導體是整個系統中構成傳導氧離子的電介質部件，起到核心的作用。而鈉離子導體材料則是多年來引起材料界與電化學界重視的鈉-硫電池的關鍵材料。

（二）磁性陶瓷

1．軟磁材料。以鐵氧體為代表的軟磁材料，人們經過多年的工作，開發了幾代材料，為磁記錄介質的應用與發展做出貢獻。它的優點之一，是更適于在高頻下使用。

2．硬磁材料。另外一大類鐵氧體陶瓷構成鐵磁體材料，也適用于高頻，同樣獲得廣泛的應用。

（三）光性陶瓷

陶瓷材料做到透明，從而可利用其光性，是陶瓷材料制備科學的一大進步。其關鍵是要在燒結致密化過程中，排除其中幾乎所有的閉口氣孔。否則，由于存在著許多與可見光波長相似的氣孔，射入光因強烈的散射作用，不能透過，使陶瓷材料失透。

1．透明氧化鋁。一般al2o3陶瓷是不透明的，利用其耐高溫、高硬度、耐磨損，高強度以及電絕緣等特性。但當人們掌握了在制備al2o3陶瓷時，排除其中的全部氣孔，即成為透明氧化鋁。現在的水平，已可制出透過95％可見光的管子，用做高壓鈉蒸氣燈。在燈管內，溫度可達1400℃，同時鈉蒸氣有強烈的腐蝕作用，透明氧化鋁成為理想的燈管材料，現已是一巨大的產業。

2．透明mgo、zns等。是紅外及特殊的窗口材料。在工業、高溫實驗室及國防上均有重要應用【13】。

3．透明摻鑭的鋯鈦酸鉛（plzt）陶瓷，是一種有廣泛應用價值的功能陶瓷。由于可制備得到透明的材料，在光閥、光調制、光存儲、顯示等領域獲得應用，成為光信息處理技術中的重要材料和器件。

（四）化學陶瓷即利用其化學及電化學性能的一類材料。

1．氣敏材料與器件，如zno、fe2o3、sno2等。已用于氣氛檢測器、漏氣報警及自動換氣風扇等。

2．催化劑載體及催化劑——沸石、氧化鋁、尖晶石以及相應的納米材料是很好或已獲得廣泛應用的催化劑載體，有些經過修飾就具有很好的催化劑功能。

3．電極材料。用于諸多的電解工業，主要是碳化物、硼化物等。

（五）熱性陶瓷

主要利用陶瓷，特別是涂層材料在適當的高溫下具有高效率的紅外輻射特性。例如以 zro2及 tio2為基的涂層，在食品、化工、醫藥等許多行業中獲得應用。

5.先進功能陶瓷材料的發展現狀

先進功能陶瓷材料已經發展成為多晶體，單晶，薄膜，多層膜，復合材料等多種材料形態的大家族，功能效應的多樣性，成分和結構的復雜性和應用的廣泛性，使得先進功能陶瓷材料科學發展成為一門新興的的交叉學科，設計固體物理，晶體化學，固體力學，電子器件與信息工程科學等多學科領域【14】，具有豐富的科學內涵，目前，先進功能陶瓷已經成為新一代電子元器件殘葉的關鍵材料，是促進信息技術重大創新的源泉和先導，是技術創新和高科技發展十分活躍的研究領域，其地位僅次于集成電路，是當今世界競爭最激烈，發展最迅速的基礎性和戰略性的產業。同時也是衡量一個國家綜合實力和國際競爭力的重要標志之一。先進功能陶瓷以每年15%的高速度增長，大約五年年產量增加一倍，信息功能陶瓷材料及其制品的用量逐年增加，因此先進功能陶瓷材料對電子信息產業及集成電路產業發展有著非常重要的作用【15】。

6.先進功能陶瓷材料的發展前景和展望

功能陶瓷的不斷開發．對科學技術的發展起了巨大促進作用．功能陶瓷的應用領域也隨之更為廣泛．目前主要用于電、磁、光、聲、熱和化學等信息的檢羽、轉換、傳輸、處理和存儲等，并已在電子信息、集成電路、計算機、能源工程、超聲換能人工智能、生物工程等眾多近代科技領域顯示出廣闊的應用前景。根據功能陶瓷組成結構的易詞性和可控性，可以制備超高絕緣性、絕緣性、半導 性、導電性和超導電性陶瓷；根據能量轉換和耦合特性，可以制備壓電、光電、熱電、磁電和鐵電等陶瓷；根據其對外場條件的敏感效應，可制備熱敏氣敏、濕敏、壓敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷【16】。高溫超導氧化物陶瓷的發現，能陶瓷的研究形成了全球性的熱點，高溫超導陶瓷的研究開發，為未來的技術革命帶來新的曙光。本世紀90年代開始的納米功能陶瓷的研究，表明人們已開始深入到介于宏觀與原子尺度的納米層次來研究功能陶瓷的性能與結構，以期進一步開拓功能陶新的應用領域無論從應用的廣度。還是市場占有率來看，在當前及以后相當一段時間內。功能陶瓷在現代陶瓷中仍將占據主導地位。因此，功能陶瓷今后在性能方面會向著高教能、高可靠性、低損耗、多功能、超高功能以及智能化方向發展【17】。在設備技術方面向著多層、多相乃至超微細結構的調控與復合、低溫活化燒結、立體布線、超細超純、薄膜技術等方向發展，在材料及應用的主要研究方向應包括智能化敏感陶瓷及其傳感器；具有高轉換率、高可靠性、低損耗、大功率的壓電陶瓷及其換能器；超高速大容量超導計算機用光纖陶瓷材料；多層封裝立體布線用的高導熱低介電常數陶瓷基板材料；量大面廣、低燒、高比容、用定性的多層陶瓷電容器材料等。現代工業技術的快速提高，極大地促進了陶瓷工業的發展 陶瓷產品的應用也日益擴大，因此我們可以相信現代陶瓷必將給我們的生活帶來巨大的變化，滲透到我們生活的各個方面。參考文獻： 【1】 張金升張銀燕編著.陶瓷材料顯微結構與性能.北京:化學工業出版社2007 【2】 張玉龍, 馬建平編著.實用陶瓷材料手冊.北京: 化學工業出版社2006 【3】 李榮久編編著.陶瓷金屬復合材料.北京: 冶金工業出版社2006

【4】 潘金生, 仝健民, 田民波.材料科學基礎[ M].北京:清華大學出版社.1998.【5】 金宗哲等.復相陶瓷增強顆粒尺寸效應[ J].硅酸鹽學報, 1995, 23(6): 610.【6】 穆柏春.陶瓷材料的強韌化[M].北京: 冶金工業出版社.2002.【7】黃 勇.晶須補強陶瓷基復合材料界面研究進展[ J].硅酸鹽學報, 1996, 24: 453.【8】 張俊善.材料強度學[M].哈爾濱: 哈爾濱工業大學出版社.2004.【9】 Evans A G.Perspective on the development of high-toughness ceramics [ J].J Am Ceram Soc, 2005, 75(3):187.【10】Upadhya K, Yang J M ,Hoffmann W P.Materials for ult ra2high temperature st ructural applications[J ].Am Ceram SocBull ,1997 ,76(12):51

【11】 Bronson A , Ma Y T , Mut so R.Compatibility of ref ractorymetal boride/ oxide composites at ult ra2high temperatures[J ].J Elect rochem Soc ,1992 ,139(11):3183 【12】 Fahrenholtz W G, Hilmas G E.Ref ractory diborides of zir2conium and hafnium[J ].J Am Ceram Soc ,2007 ,90 :1347

【13】 呂春燕, 顧華志,汪厚植.ZrB2 系陶瓷材料的研究進展[J ].材料導報,2003 ,17(9):246 【14】 Fahrenholtz W G.The ZrB2 volatility diagram[J ].J Am Ce2ram Soc ,2005 ,88 :3509

【15】程秀梅.含碳耐火材料中添加ZrB2 的性狀和效果[J ].國外耐火材料,1994 ,11 :52

【16】 Norasetthekul S.Use of zirconium diboride2copper as anelect rode in plasma applications [J ].J Mater Sci ,1999 ,34 :1261

第四篇：新型功能材料綜述

功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學以及生物功能的新型材料，是信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料，同時也對改造某些傳統產業，如農業、化工、建材等起著重要作用。功能材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規模宏大的高技術產業群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。新型功能材料是指新近發展起來和正在發展中的具有優異性能和特殊功能，對科學技術尤其是對高科技的發展及新產業的形成具有決定意義的新材料。新型功能材料例如微電子材料、光電子材料、傳感器材料、信息材料、生物醫用材料、生態環境材料、能源材料和機智能材料。由于我們已把電子信息材料單獨作為一類新材料領域，所以這里所指的新型功能材料是除電子信息材料以外的主要功能材料。

超導材料 以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導材料已實現了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用；SQUID作為超導體弱電應用的典范已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是，由于常規低溫超導體的臨界溫度太低，必須在昂貴復雜的液氦(4.2K)系統中使用，因而嚴重地限制了低溫超導應用的發展。

高溫氧化物超導體的出現，突破了溫度壁壘，把超導應用溫度從液氦（4.2K）提高到液氮（77K）溫區。同液氦相比，液氮是一種非

環境與工程學院

應用化學 常經濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應用帶來了極大的方便。另外，高溫超導體都具有相當高的上臨界場[H c2(4K)>50T]，能夠用來產生20T以上的強磁場，這正好克服了常規低溫超導材料的不足之處。正因為這些由本征特性Tc、Hc2所帶來的在經濟和技術上的巨大潛在能力，吸引了大量的科學工作者采用最先進的技術裝備，對高Tc超導機制、材料的物理特性、化學性質、合成工藝及顯微組織進行了廣泛和深入的研究。高溫氧化物超導體是非常復雜的多元體系，在研究過程中遇到了涉及多種領域的重要問題，這些領域包括凝聚態物理、晶體化學、工藝技術及微結構分析等。一些材料科學研究領域最新的技術和手段，如非晶技術、納米粉技術、磁光技術、隧道顯微技術及場離子顯微技術等都被用來研究高溫超導體，其中許多研究工作都涉及了材料科學的前沿問題。高溫超導材料的研究工作已在單晶、薄膜、體材料、線材和應用等方面取得了重要進展。

生物醫用材料 作為高技術重要組成部分的生物醫用材料已進入一個快速發展的新階段，其市場銷售額正以每年16%的速度遞增，預計20年內，生物醫用材料所占的份額將趕上藥物市場，成為一個支柱產業。生物活性陶瓷已成為醫用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是醫用高分子材料的重要方向；醫用復合生物材料的研究重點是強韌化生物復合材料和功能性生物復合材料，帶有治療功能的HA生物復合材料的研究也十分活躍。

環境與工程學院

應用化學 能源材料 太陽能電池材料是新能源材料研究開發的熱點，IBM公司研制的多層復合太陽能電池，轉換率高達40%。美國能源部在全部氫能研究經費中，大約有50%用于儲氫技術。固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關鍵是電池材料，如固體電解質薄膜和電池陰極材料，還有質子交換膜型燃料電池用的有機質子交換膜等，都是目前研究的熱點。

生態環境材料 生態環境材料是20世紀90年代在國際高技術新材料研究中形成的一個新領域，其研究開發在日、美、德等發達國家十分活躍，主要研究方向是：①直接面臨的與環境問題相關的材料技術，例如，生物可降解材料技術，CO 2 氣體的固化技術，SOx、NOx催化轉化技術、廢物的再資源化技術，環境污染修復技術，材料制備加工中的潔凈技術以及節省資源、節省能源的技術；②開發能使經濟可持續發展的環境協調性材料，如仿生材料、環境保護材料、氟里昂、石棉等有害物質的替代材料、綠色新材料等；③材料的環境協調性評價。

智能材料 智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設計材料之后的第四代材料，是現代高技術新材料發展的重要方向之一，將支撐未來高技術的發展，使傳統意義下的功能材料和結構材料之間的界線逐漸消失，實現結構功能化、功能多樣化。科學家預言，智能材料的研制和大規模應用將導致材料科學發展的重大革命。國外在智能材料的研發方面取得很多技術突破，如英國宇航公司在導線傳感

環境與工程學院

應用化學 器，用于測試飛機蒙皮上的應變與溫度情況；英國開發出一種快速反應形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環，且輸出功率高，以它作制動器時、反應時間，僅為10分鐘；在壓電材料、磁致伸縮材料、導電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅動組件材料在航空上的應用取得大量創新成果。

我國非常重視新型功能材料的發展，在國家攻關、“ 863”、“973”、國家自然科學基金等計劃中，新型功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”國防計劃中還將特種功能材料列為“國防尖端”材料。這些科技行動的實施，使我國在功能材料領域取得了豐碩的成果。在“863”計劃支持下，開辟了超導材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫用材料、儲氫等新能源材料，金剛石薄膜，高性能固體推進劑材料，紅外隱身材料，材料設計與性能預測等功能材料新領域，取得了一批接近或達到國際先進水平的研究成果，在國際上占有了一席之地。鎳氫電池、鋰離子電池的主要性能指標和生產工藝技術均達到了國外的先進水平，推動了鎳氫電池的產業化；功能陶瓷材料的研究開發取得了顯著進展，以片式電子組件為目標，我國在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低燒瓷料和賤金屬電極上形成了自己的特色并實現了產業化，使片式電容材料及其組件進入了世界先進行列； 高檔釹鐵硼產品的研究開發和產業化取得顯著進展，在某些成分配方和相關技術上取得了自主知識產權； 新型功能材料還在“兩彈一星”、“四大裝備四顆星”等國防工程中作出了舉足輕重的貢獻。

環境與工程學院

應用化學 目前世界各國新型功能材料的研究極為活躍，充滿了機遇和挑戰，新技術、新專利層出不窮。發達國家企圖通過知識產權的形式在特種功能材料領域形成技術壟斷，并試圖占領中國廣闊的市場，這種態勢已引起我國的高度重視。近年來，我國在新型稀土永磁、生物醫用、生態環境材料、催化材料與技術等領域加強了專利保護。但是，我們應該看到，我國目前新型功能材料的創新性研究不夠，申報的專利數，尤其是具有原創性的國際專利數與我國的地位遠不相稱。我國新型功能材料在系統集成方面也存在不足，有待改進和發展。

根據預測，2001年新材料技術產業在世界市場的銷售額將超過4000億美元,，其中功能材料約占75～80%。某些特種功能材料就其單項而言，其市場也是巨大的。1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市場銷售額已達210億美元，預期到2010年將達到800億美元；2000年超導材料銷售額已達80億美元,預測2010年的年銷售額預計將達到600億美元，其中高溫超導電力設備的全球銷售額可達50-60億美元,到2020年，全球與超導相關的產業的產值（按1995年的價格估算）可能達到1500億到2000億美元，其中高溫超導占60％；2010年全球釹鐵硼永磁材料的市場需求量將達14.6萬噸,產值達80億美元，帶動相關產業產值700億美元；生物醫用材料是一個正在迅速發展的高技術領域，目前全球生物醫用材料及制品的產值超過700億美元，美國約為400億美元，與半導體產業相當，是美國經濟中最活躍、出口量最大的6個產業之一，近年來一直保持每年20%以上的速率持續

環境與工程學院

應用化學 增長，預計到本世紀前十年左右,生物醫用材料產業將達到藥物市場的份額；隨著可持續發展政策被各國政府的廣泛采納，生態環境材料的市場需求也將迅速增加，估計2010年的社會需求將高于500億美元。可見，在全球經濟中，新型功能材料無論是需求的規模，還是需求的增長速度，都是相當驚人的。

我國經濟的快速增長和社會可持續發展，對發展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是發展能源技術、提高能源生產和利用效率的關鍵因素，我國目前是世界上能源消費增長最快的國家，同時也是能源緊缺的國家。發展電動汽車、使用清潔能源、節約石油資源等政策措施使得新型能源轉換及儲能材料的需求不斷增加。近年來，隨著電子信息技術的迅猛發展，我國便攜式電器如手提電話、筆記本計算機用戶每年均以超過 20%的速度增加，形成了一個對小型高能量密度電池的巨大社會需求。

隨著移動通信等新一代電子信息技術的迅速崛起，作為一大批基礎電子元器件技術核心的信息功能陶瓷日益成為我國發展相關高技術的需求重點。按照 5%的世界市場占有率計，2010 年我國信息功能陶瓷材料及制品的年銷售額將達 300億元人民幣，對信息通訊產業發展具有舉足輕重的作用。

我國是一個稀土大國，其工業儲量占世界總儲量的 70%以上，發展稀土功能材料我國有著獨特的資源優勢。例如，稀土永磁材料全世界的年平均增長率為23%,而我國高達60%，1995年全球的釹鐵硼永磁材料的生產總量為6000噸，其中我國為2000噸，占

環境與工程學院

應用化學 總量的1/3，預測2010年全球釹鐵硼永磁材料的產量將達14.6萬噸，產值達80億美元,其中我國的產量將達5.4萬噸，產值達20多億美元，相關器件產值達100～150億美元。稀土在發光、催化等領域的應用也具有廣闊的市場需求。

我國西部還擁有一些儲量豐富的資源，如稀土、鎢、鈦、鉬、鉭、鈮、釩、鋰等，有的工業儲量甚至占世界總儲量的一半以上，這些資源均是特種功能材料的重要原材料。研究開發與上述元素相關的特種功能材料，拓寬其應用領域，取得自主知識產權，將大幅度地提高我國相關特種功能材料及制品的國際市場競爭力，這對實現西部資源的高附加值利用，將西部的資源優勢轉化為技術優勢和經濟優勢具有重要意義，將有力地支持國家的西部大開發。

隨著我國人民生活質量的進一步改善和提高 ,我國潛在的生物醫用材料市場將很快轉化為充滿勃勃生機的現實市場,從而創造出巨大的社會經濟效益，成為國民經濟的一個支柱產業。

我國已確定“在發展中解決保護，在保護環境的基礎上實現持續發展”的原則，簽署了有關國際公約，并通過了國家有關環境保護的法律、法規，這些都為生態環境材料需求發展創造了有利條件。發展生態環境材料，除了在社會和經濟方面具有巨大的需求之外，在政治上還對我國加入 WTO，融入國際社會，提升國際地位具有重要作用。此外，生態環境材料還對我國的“科技、人文、綠色”奧運工程起著特殊的作用。

環境與工程學院

應用化學 總之，在未來的五到十年，我國經濟、社會及國家安全對功能材料有著巨大的需求，功能材料是關系到我國能否順利實現第三步戰略目標的關鍵新材料。

新型功能材料對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，在全球新材料研究領域中，新型功能材料約占 85 %。隨著信息社會的到來，新型功能材料對高新技術的發展起著重要的推動和支撐作用，是二十一世紀信息、生物、能源、環保、空間等高技術領域的關鍵材料，成為世界各國新材料領域研究發展的重點，也是世界各國高技術發展中戰略競爭的熱點。發展新型功能材料技術也正在成為一些發達國家強化其經濟及軍事優勢的重要手段。

環境與工程學院

應用化學

第五篇：文體部未來展望

文體部未來展望

在展望未來前，首先要明確文體部做事的方向是什么。

根據自強社章程：本部要做的是開展豐富多彩的文體活動，增強社員體質，豐富社員課余生活，增進社員之間的溝通；組織社員與其他社團組織開展文、體育類活動，培養學生的自信心和團隊精神。

其次，眾人拾柴火焰高。一次成功活動的開展需要社團各個部門以及負責人的團結、配合。提出任務后，辦公室統一協調、上傳下達。宣傳部負責社團各項活動的宣傳及海報、橫幅的制作等，把活動目的、內容、意義等信息充分傳達給同學們。外聯部根據具體需要和別的社團進行協商合作，文體部則對于活動具細進行具體任務的分配，開展活動。

再次，討論一下文體部的未來發展。開展活動要考慮各種因素，季節、學校導向、每年的例行活動、其他社團的活動情況、本社團的宣傳導勢等等。現舉幾個例子，如下：

清明節前后可以就近紀念革命先烈，進行掃墓，宣傳、學習或溫顧革命歷史，古人語：以史為鏡，可以明得失。作為祖國的先鋒分子，當代大學生應熟知歷史。之后與會者交流參觀心得，以彼此的經歷鼓勵彼此，自強奮進。

四月底，學校會例行運動會，在此前后，我們應該學習此精神，也舉辦一些諸如友誼賽等類似于運動會形式的體育活動。也可以和學校運動會主辦方商議，參與運動會開、閉幕式演出。

五月份，本學期已經過去一大半了，顧及兩點：學生以學習為主，下半年有很多機會考證。所以可以邀請一些學者來舉辦講座為同學們提供指導，對于不同專業有哪些含金量較高的證書以及注意事項，實現為在校生的成長提供指導與幫助的目的。

下學年事宜：

十月份，外聯部與其他學校協商，可以進行一些支教活動，為學生回報社會提供平臺。體現社員的社會價值和工作原則---幫助別人，快樂自己，豐富自立自強學生的精神家園。

十一月，宣傳部可以根據迎評促建的實際情況對同學們進行宣傳鼓勵，促進其順利實施。

十二月下旬，可以準備元旦晚會了，這時可以和學校的一些話劇社、街舞社、音翼協會、韓語協會等合作，舉辦一次本校大規模的成功的晚會。

最后，以上具體實施還要大家共同努力，祝自強社越辦越強！