第一篇：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(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，同時也對改造某些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，如農(nóng)業(yè)、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(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。新型功能材料是指新近發(fā)展起來和正在發(fā)展中的具有優(yōu)異性能和特殊功能，對科學技術(shù)尤其是對高科技的發(fā)展及新產(chǎn)業(yè)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(yī)用材料、生態(tài)環(huán)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(lǐng)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(dǎo)材料 以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導(dǎo)材料已實現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導(dǎo)磁體及大型加速器磁體等多個領(lǐng)域獲得了應(yīng)用；SQUID作為超導(dǎo)體弱電應(yīng)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(dǎo)的裝置無法達到的。但是，由于常規(guī)低溫超導(dǎo)體的臨界溫度太低，必須在昂貴復(fù)雜的液氦(4.2K)系統(tǒng)中使用，因而嚴重地限制了低溫超導(dǎo)應(yīng)用的發(fā)展。

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

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應(yīng)用化學 常經(jīng)濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應(yīng)用帶來了極大的方便。另外，高溫超導(dǎo)體都具有相當高的上臨界場[H c2(4K)>50T]，能夠用來產(chǎn)生20T以上的強磁場，這正好克服了常規(guī)低溫超導(dǎo)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(jīng)濟和技術(shù)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(shù)裝備，對高Tc超導(dǎo)機制、材料的物理特性、化學性質(zhì)、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(dǎo)體是非常復(fù)雜的多元體系，在研究過程中遇到了涉及多種領(lǐng)域的重要問題，這些領(lǐng)域包括凝聚態(tài)物理、晶體化學、工藝技術(shù)及微結(jié)構(gòu)分析等。一些材料科學研究領(lǐng)域最新的技術(shù)和手段，如非晶技術(shù)、納米粉技術(shù)、磁光技術(shù)、隧道顯微技術(shù)及場離子顯微技術(shù)等都被用來研究高溫超導(dǎo)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(dǎo)材料的研究工作已在單晶、薄膜、體材料、線材和應(yīng)用等方面取得了重要進展。

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

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

生態(tài)環(huán)境材料 生態(tài)環(huán)境材料是20世紀90年代在國際高技術(shù)新材料研究中形成的一個新領(lǐng)域，其研究開發(fā)在日、美、德等發(fā)達國家十分活躍，主要研究方向是：①直接面臨的與環(huán)境問題相關(guān)的材料技術(shù)，例如，生物可降解材料技術(shù)，CO 2 氣體的固化技術(shù)，SOx、NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)、廢物的再資源化技術(shù)，環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)，材料制備加工中的潔凈技術(shù)以及節(jié)省資源、節(jié)省能源的技術(shù)；②開發(fā)能使經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境協(xié)調(diào)性材料，如仿生材料、環(huán)境保護材料、氟里昂、石棉等有害物質(zhì)的替代材料、綠色新材料等；③材料的環(huán)境協(xié)調(diào)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(shè)計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化。科學家預(yù)言，智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學發(fā)展的重大革命。國外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破，如英國宇航公司在導(dǎo)線傳感

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

我國非常重視新型功能材料的發(fā)展，在國家攻關(guān)、“ 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(lǐng)域取得了豐碩的成果。在“863”計劃支持下，開辟了超導(dǎo)材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫(yī)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(shè)計與性能預(yù)測等功能材料新領(lǐng)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(chǎn)工藝技術(shù)均達到了國外的先進水平，推動了鎳氫電池的產(chǎn)業(yè)化；功能陶瓷材料的研究開發(fā)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(xiàn)了產(chǎn)業(yè)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(chǎn)品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得顯著進展，在某些成分配方和相關(guān)技術(shù)上取得了自主知識產(chǎn)權(quán)； 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。

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應(yīng)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(zhàn)，新技術(shù)、新專利層出不窮。發(fā)達國家企圖通過知識產(chǎn)權(quán)的形式在特種功能材料領(lǐng)域形成技術(shù)壟斷，并試圖占領(lǐng)中國廣闊的市場，這種態(tài)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(yī)用、生態(tài)環(huán)境材料、催化材料與技術(shù)等領(lǐng)域加強了專利保護。但是，我們應(yīng)該看到，我國目前新型功能材料的創(chuàng)新性研究不夠，申報的專利數(shù)，尤其是具有原創(chuàng)性的國際專利數(shù)與我國的地位遠不相稱。我國新型功能材料在系統(tǒng)集成方面也存在不足，有待改進和發(fā)展。

根據(jù)預(yù)測，2001年新材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)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(yù)期到2010年將達到800億美元；2000年超導(dǎo)材料銷售額已達80億美元,預(yù)測2010年的年銷售額預(yù)計將達到600億美元，其中高溫超導(dǎo)電力設(shè)備的全球銷售額可達50-60億美元,到2020年，全球與超導(dǎo)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)值達80億美元，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值700億美元；生物醫(yī)用材料是一個正在迅速發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域，目前全球生物醫(yī)用材料及制品的產(chǎn)值超過700億美元，美國約為400億美元，與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相當，是美國經(jīng)濟中最活躍、出口量最大的6個產(chǎn)業(yè)之一，近年來一直保持每年20%以上的速率持續(xù)

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應(yīng)用化學 增長，預(yù)計到本世紀前十年左右,生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)將達到藥物市場的份額；隨著可持續(xù)發(fā)展政策被各國政府的廣泛采納，生態(tài)環(huán)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(jīng)濟中，新型功能材料無論是需求的規(guī)模，還是需求的增長速度，都是相當驚人的。

我國經(jīng)濟的快速增長和社會可持續(xù)發(fā)展，對發(fā)展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是發(fā)展能源技術(shù)、提高能源生產(chǎn)和利用效率的關(guān)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(fā)展電動汽車、使用清潔能源、節(jié)約石油資源等政策措施使得新型能源轉(zhuǎn)換及儲能材料的需求不斷增加。近年來，隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)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(shù)的迅速崛起，作為一大批基礎(chǔ)電子元器件技術(shù)核心的信息功能陶瓷日益成為我國發(fā)展相關(guān)高技術(shù)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(chǎn)業(yè)發(fā)展具有舉足輕重的作用。

我國是一個稀土大國，其工業(yè)儲量占世界總儲量的 70%以上，發(fā)展稀土功能材料我國有著獨特的資源優(yōu)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(chǎn)總量為6000噸，其中我國為2000噸，占

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應(yīng)用化學 總量的1/3，預(yù)測2010年全球釹鐵硼永磁材料的產(chǎn)量將達14.6萬噸，產(chǎn)值達80億美元,其中我國的產(chǎn)量將達5.4萬噸，產(chǎn)值達20多億美元，相關(guān)器件產(chǎn)值達100～150億美元。稀土在發(fā)光、催化等領(lǐng)域的應(yīng)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(yè)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(fā)與上述元素相關(guān)的特種功能材料，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，取得自主知識產(chǎn)權(quán)，將大幅度地提高我國相關(guān)特種功能材料及制品的國際市場競爭力，這對實現(xiàn)西部資源的高附加值利用，將西部的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢具有重要意義，將有力地支持國家的西部大開發(fā)。

隨著我國人民生活質(zhì)量的進一步改善和提高 ,我國潛在的生物醫(yī)用材料市場將很快轉(zhuǎn)化為充滿勃勃生機的現(xiàn)實市場,從而創(chuàng)造出巨大的社會經(jīng)濟效益，成為國民經(jīng)濟的一個支柱產(chǎn)業(yè)。

我國已確定“在發(fā)展中解決保護，在保護環(huán)境的基礎(chǔ)上實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展”的原則，簽署了有關(guān)國際公約，并通過了國家有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)，這些都為生態(tài)環(huán)境材料需求發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。發(fā)展生態(tài)環(huán)境材料，除了在社會和經(jīng)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(tài)環(huán)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。

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應(yīng)用化學 總之，在未來的五到十年，我國經(jīng)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(guān)系到我國能否順利實現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標的關(guān)鍵新材料。

新型功能材料對高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動和支撐作用，在全球新材料研究領(lǐng)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(shù)的發(fā)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(huán)保、空間等高技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，成為世界各國新材料領(lǐng)域研究發(fā)展的重點，也是世界各國高技術(shù)發(fā)展中戰(zhàn)略競爭的熱點。發(fā)展新型功能材料技術(shù)也正在成為一些發(fā)達國家強化其經(jīng)濟及軍事優(yōu)勢的重要手段。

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應(yīng)用化學

第二篇：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(yōu)良性能,并對研究現(xiàn)狀做了陳述和對未來先進功能陶瓷材料的發(fā)展做了展望.關(guān)鍵詞: 先進功能陶瓷材料；分類；優(yōu)良性能；發(fā)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(xiàn)象或物理量有很強反應(yīng)，或能使上述某些現(xiàn)象或量值發(fā)生相互轉(zhuǎn)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(qū)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(yōu)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(zhì)的實現(xiàn)往往取決于其內(nèi)部的電子狀態(tài)或原子核結(jié)構(gòu)，又稱電子陶瓷。已在能源開發(fā)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、紅外技術(shù)、生物技術(shù)、環(huán)境科學等方面有廣泛應(yīng)用。

超導(dǎo)陶瓷材料就是功能陶瓷的杰出代表。1987年美國科學家發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧陶瓷在98K時具有超導(dǎo)性能，為超導(dǎo)材料的實用化開辟了道路，成為人類超導(dǎo)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(fā)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(chǎn)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(chǎn)生敏感效應(yīng)：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(jiān)測、控制、報警和空氣調(diào)節(jié)；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(shù)。磁性陶瓷是部分重要的信息記錄材料。還有半導(dǎo)體陶瓷、絕緣陶瓷、介電陶瓷、發(fā)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(zhuǎn)換陶瓷、貯能陶瓷、陶瓷固體電池、阻尼陶瓷、生物技術(shù)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(fā)揮著重要作用【3】。

2.先進功能陶瓷材料的發(fā)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(yīng)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(dǎo)體和高溫超導(dǎo)陶瓷材料等【4】。目前，殘葉規(guī)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(zhì)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(dǎo)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(yīng)用于超聲換能器，壓電諧振器，濾波器，微位移器和壓電驅(qū)動器等【4-5】。近年來，作為環(huán)境友好性材料，無鉛壓電陶瓷的研發(fā)和應(yīng)用的到普遍重視。3.2電容器陶瓷

陶瓷電容器是電子技術(shù)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(jié)構(gòu)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(shù)，微電子技術(shù)和光電子技術(shù)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(shù)的快速發(fā)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(zhì)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(wěn)定型電介質(zhì)材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于濾波器，移相器，微波電容等現(xiàn)代微波通訊的關(guān)鍵材料。

3.5 半導(dǎo)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(chǔ)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(yīng)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(jīng)在醫(yī)用超聲成像方面取得突破性進展和應(yīng)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(fā)性鐵電隨機存儲器，并且已批量生產(chǎn)。微小型話和集成化的不斷發(fā)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(tǒng)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(yīng)用的功能陶瓷外，還有很多很有發(fā)展?jié)撃芎蛻?yīng)用前景的陶瓷材料，例如遠紅外陶瓷，壓電復(fù)合材料，磁電復(fù)合材料，透明導(dǎo)電材料，快粒子導(dǎo)體陶瓷，生物醫(yī)用陶瓷，高溫超導(dǎo)陶瓷以及核反應(yīng)堆陶瓷等【9】。

4.先進功能陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域

高性能先進功能陶瓷材料具有電、光、磁、半導(dǎo)、化學等多方面的功能特性，從而在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)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(lǐng)域中有各種類型的材料，例如：絕緣材料、壓電材料、半導(dǎo)體材料、離子傳導(dǎo)材料等，現(xiàn)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(zhì)和硬質(zhì)之分。在軟質(zhì)鐵氧體中，有尖晶石型和石榴石型；在硬質(zhì)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(lǐng)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(fù)合氧化物等，應(yīng)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(yīng)用在人工牙齒、人工骨、人工關(guān)節(jié)等等。以下是幾種常用的先進功能陶瓷的大概分類和應(yīng)用領(lǐng)域：

（一）電性陶瓷——可分別歸納為幾大類

1．介質(zhì)材料。許多陶瓷材料具有高的介電常數(shù)，稱為介質(zhì)材料。按其結(jié)構(gòu)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(dǎo)體集成電路的基片與高性能的封裝材料。aln具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，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(dǎo)熱系數(shù)，但由于鈹?shù)亩拘裕覂r格昂貴，限制了它的應(yīng)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(yīng)用性，其中電容性陶瓷的產(chǎn)量及銷售額占有最大的比重。

（3）壓電陶瓷。鐵電陶瓷經(jīng)過極化處理，在大多數(shù)情況下可使其電疇轉(zhuǎn)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(yīng)用【13】。最近，微位移器的發(fā)展，壓電陶瓷及電致伸縮陶瓷發(fā)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(diào)整，就是用這種微位移器實現(xiàn)的。2．半導(dǎo)陶瓷——不少類無機物質(zhì)具有半導(dǎo)性，被利用為在不同環(huán)境下的敏感材料，發(fā)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(dǎo)體。其中以摻雜cao或y2o3的四方穩(wěn)定zro2作為氧離子導(dǎo)體，以及β”al2o3和nasicon作為鈉離子導(dǎo)體最有代表性。前者作為在各種環(huán)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(fā)展成相應(yīng)的器件，獲得廣泛的應(yīng)用。在近年來發(fā)展中的氧化物燃料電池（sofc），氧離子導(dǎo)體是整個系統(tǒng)中構(gòu)成傳導(dǎo)氧離子的電介質(zhì)部件，起到核心的作用。而鈉離子導(dǎo)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(guān)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(jīng)過多年的工作，開發(fā)了幾代材料，為磁記錄介質(zhì)的應(yīng)用與發(fā)展做出貢獻。它的優(yōu)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(gòu)成鐵磁體材料，也適用于高頻，同樣獲得廣泛的應(yīng)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(guān)鍵是要在燒結(jié)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(xiàn)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(nèi)，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(xiàn)已是一巨大的產(chǎn)業(yè)。

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

3．透明摻鑭的鋯鈦酸鉛（plzt）陶瓷，是一種有廣泛應(yīng)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(diào)制、光存儲、顯示等領(lǐng)域獲得應(yīng)用，成為光信息處理技術(shù)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(yīng)的納米材料是很好或已獲得廣泛應(yīng)用的催化劑載體，有些經(jīng)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(yè)，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?shù)母邷叵戮哂懈咝实募t外輻射特性。例如以 zro2及 tio2為基的涂層，在食品、化工、醫(yī)藥等許多行業(yè)中獲得應(yīng)用。

5.先進功能陶瓷材料的發(fā)展現(xiàn)狀

先進功能陶瓷材料已經(jīng)發(fā)展成為多晶體，單晶，薄膜，多層膜，復(fù)合材料等多種材料形態(tài)的大家族，功能效應(yīng)的多樣性，成分和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和應(yīng)用的廣泛性，使得先進功能陶瓷材料科學發(fā)展成為一門新興的的交叉學科，設(shè)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(lǐng)域【14】，具有豐富的科學內(nèi)涵，目前，先進功能陶瓷已經(jīng)成為新一代電子元器件殘葉的關(guān)鍵材料，是促進信息技術(shù)重大創(chuàng)新的源泉和先導(dǎo)，是技術(shù)創(chuàng)新和高科技發(fā)展十分活躍的研究領(lǐng)域，其地位僅次于集成電路，是當今世界競爭最激烈，發(fā)展最迅速的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性的產(chǎn)業(yè)。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(chǎn)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(chǎn)業(yè)及集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著非常重要的作用【15】。

6.先進功能陶瓷材料的發(fā)展前景和展望

功能陶瓷的不斷開發(fā)．對科學技術(shù)的發(fā)展起了巨大促進作用．功能陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)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(zhuǎn)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(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)功能陶瓷組成結(jié)構(gòu)的易詞性和可控性，可以制備超高絕緣性、絕緣性、半導(dǎo) 性、導(dǎo)電性和超導(dǎo)電性陶瓷；根據(jù)能量轉(zhuǎn)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(jù)其對外場條件的敏感效應(yīng)，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(dǎo)氧化物陶瓷的發(fā)現(xiàn)，能陶瓷的研究形成了全球性的熱點，高溫超導(dǎo)陶瓷的研究開發(fā)，為未來的技術(shù)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(jié)構(gòu)，以期進一步開拓功能陶新的應(yīng)用領(lǐng)域無論從應(yīng)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(nèi)。功能陶瓷在現(xiàn)代陶瓷中仍將占據(jù)主導(dǎo)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(fā)展【17】。在設(shè)備技術(shù)方面向著多層、多相乃至超微細結(jié)構(gòu)的調(diào)控與復(fù)合、低溫活化燒結(jié)、立體布線、超細超純、薄膜技術(shù)等方向發(fā)展，在材料及應(yīng)用的主要研究方向應(yīng)包括智能化敏感陶瓷及其傳感器；具有高轉(zhuǎn)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(dǎo)計算機用光纖陶瓷材料；多層封裝立體布線用的高導(dǎo)熱低介電常數(shù)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(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速提高，極大地促進了陶瓷工業(yè)的發(fā)展 陶瓷產(chǎn)品的應(yīng)用也日益擴大，因此我們可以相信現(xiàn)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(jié)構(gòu)與性能.北京:化學工業(yè)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(yè)出版社2006 【3】 李榮久編編著.陶瓷金屬復(fù)合材料.北京: 冶金工業(yè)出版社2006

【4】 潘金生, 仝健民, 田民波.材料科學基礎(chǔ)[ M].北京:清華大學出版社.1998.【5】 金宗哲等.復(fù)相陶瓷增強顆粒尺寸效應(yīng)[ 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(yè)出版社.2002.【7】黃 勇.晶須補強陶瓷基復(fù)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(yè)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(dǎo)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

第三篇：新型功能材料發(fā)展趨勢

新型功能材料發(fā)展趨勢

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(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，同時也對改造某些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，如農(nóng)業(yè)、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(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。功能材料按使用性能分，可分為微電子材料、光電子材料、傳感器材料、信息材料、生物醫(yī)用材料、生態(tài)環(huán)境材料、能源材料和機敏（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(lǐng)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。

功能材料是新材料領(lǐng)域的核心，對高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動和支撐作用，在全球新材料研究領(lǐng)域中，功能材料約占 85 %。隨著信息社會的到來，特種功能材料對高新技術(shù)的發(fā)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(huán)保、空間等高技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵材料，成為世界各國新材料領(lǐng)域研究發(fā)展的重點，也是世界各國高技術(shù)發(fā)展中戰(zhàn)略競爭的熱點。

鑒于功能材料的重要地位，世界各國均十分重視功能材料技術(shù)的研究。1989年美國200多位科學家撰寫了《90年代的材料科學與材料工程》報告，建議政府支持的6類材料中有5類屬于功能材料。從1995年至2001年每兩年更新一次的《美國國家關(guān)鍵技術(shù)》報告中，特種功能材料和制品技術(shù)占了很大的 比例。2001年日本文部省科學技術(shù)政策研究所發(fā)布的第七次技術(shù)預(yù)測研究報告中列出了影響未來的100項重要課題,一半以上的課題為新材料或依賴于新材料發(fā)展的課題,而其中絕大部分均為功能材料。歐盟的第六框架計劃和韓國的國家計劃等在他們的最新科技發(fā)展計劃中, 都把功能材料技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)之一加以重點支持。各國都非常強調(diào)功能材料對發(fā)展本國國民經(jīng)濟、保衛(wèi)國家安全、增進人民健康和提高人民生活質(zhì)量等方面的突出作用。

1、新型功能材料國外發(fā)展現(xiàn)狀

當前國際功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料及材料的分子、原子設(shè)計等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功能材料技術(shù)正在成為一些發(fā)達國家強化其經(jīng)濟及軍事優(yōu)勢的重要手段。

超導(dǎo)材料 以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導(dǎo)材料已實現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導(dǎo)磁體及大型加速器磁體等多個領(lǐng)域獲得了應(yīng)用；SQUID作為超導(dǎo)體弱電應(yīng)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(dǎo)的裝置無法達到的。但是，由于常規(guī)低溫超導(dǎo)體的臨界溫度太低，必須在昂貴復(fù)雜的液氦(4.2K)系統(tǒng)中使用，因而嚴重地限制了低溫超導(dǎo)應(yīng)用的發(fā)展。

高溫氧化物超導(dǎo)體的出現(xiàn)，突破了溫度壁壘，把超導(dǎo)應(yīng)用溫度從液氦（4.2K）提高到液氮（77K）溫區(qū)。同液氦相比，液氮是一種非常經(jīng)濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應(yīng)用帶來了極大的方便。另外，高溫超導(dǎo)體都具有相當高的上臨界場[H c2(4K)>50T]，能夠用來產(chǎn)生20T以上的強磁場，這正好克服了常規(guī)低溫超導(dǎo)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(jīng)濟和技術(shù)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(shù)裝備，對高Tc超導(dǎo)機制、材料的物理特性、化學性質(zhì)、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(dǎo)體是非常復(fù)雜的多元體系，在研究過程中遇到了涉及多種領(lǐng)域的重要問題，這些領(lǐng)域包括凝聚態(tài)物理、晶體化學、工藝技術(shù)及微結(jié)構(gòu)分析等。一些材料科學研究領(lǐng)域最新的技術(shù)和手段，如非晶技術(shù)、納米粉技術(shù)、磁光技術(shù)、隧道顯微技術(shù)及場離子顯微技術(shù)等都被用來研究高溫超導(dǎo)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(dǎo)材料的研究工作已在單晶、薄膜、體材料、線材和應(yīng)用等方面取得了重要進展。

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

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

生態(tài)環(huán)境材料 生態(tài)環(huán)境材料是20世紀90年代在國際高技術(shù)新材料研究中形成的一個新領(lǐng)域，其研究開發(fā)在日、美、德等發(fā)達國家十分活躍，主要研究方向是：①直接面臨的與環(huán)境問題相關(guān)的材料技術(shù)，例如，生物可降解材料技術(shù)，CO 2 氣體的固化技術(shù)，SOx、NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)、廢物的再資源化技術(shù)，環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)，材料制備加工中的潔凈技術(shù)以及節(jié)省資源、節(jié)省能源的技術(shù)；②開發(fā)能使經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境協(xié)調(diào)性材料，如仿生材料、環(huán)境保護材料、氟里昂、石棉等有害物質(zhì)的替代材料、綠色新材料等；③材料的環(huán)境協(xié)調(diào)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(shè)計材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來高技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化。科學家預(yù)言，智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學發(fā)展的重大革命。國外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破，如英國宇航公司在導(dǎo)線傳感器，用于測試飛機蒙皮上的應(yīng)變與溫度情況；英國開發(fā)出一種快速反應(yīng)形狀記憶合金，壽命期具有百萬次循環(huán)，且輸出功率高，以它作制動器時、反應(yīng)時間，僅為10分鐘；在壓電材料、磁致伸縮材料、導(dǎo)電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動組件材料在航空上的應(yīng)用取得大量創(chuàng)新成果。

2、國內(nèi)功能材料發(fā)展的現(xiàn)狀和差距

我國非常重視功能材料的發(fā)展，在國家攻關(guān)、“ 863”、“973”、國家自然科學基金等計劃中，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(lǐng)域取得了豐碩的成果。在“863”計劃支持下，開辟了超導(dǎo)材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫(yī)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(shè)計與性能預(yù)測等功能材料新領(lǐng)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(chǎn)工藝技術(shù)均達到了國外的先進水平，推動了鎳氫電池的產(chǎn)業(yè)化；功能陶瓷材料的研究開發(fā)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(xiàn)了產(chǎn)業(yè)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(chǎn)品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得顯著進展，在某些成分配方和相關(guān)技術(shù)上取得了自主知識產(chǎn)權(quán)； 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。

目前世界各國功能材料的研究極為活躍，充滿了機遇和挑戰(zhàn)，新技術(shù)、新專利層出不窮。發(fā)達國家企圖通過知識產(chǎn)權(quán)的形式在特種功能材料領(lǐng)域形成技術(shù)壟斷，并試圖占領(lǐng)中國廣闊的市場，這種態(tài)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(yī)用、生態(tài)環(huán)境材料、催化材料與技術(shù)等領(lǐng)域加強了專利保護。但是，我們應(yīng)該看到，我國目前功能材料的創(chuàng)新性研究不夠，申報的專利數(shù)，尤其是具有原創(chuàng)性的國際專利數(shù)與我國的地位遠不相稱。我國功能材料在系統(tǒng)集成方面也存在不足，有待改進和發(fā)展。

3、國內(nèi)外功能材料社會經(jīng)濟發(fā)展需求分析

1)功能材料的國外需求分析

根據(jù)預(yù)測，2001年新材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)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(yù)期到2010年將達到800億美元；2000年超導(dǎo)材料銷售額已達80億美元,預(yù)測2010年的年銷售額預(yù)計將達到600億美元，其中高溫超導(dǎo)電力設(shè)備的全球銷售額可達50-60億美元,到2020年，全球與超導(dǎo)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)值達80億美元，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值700億美元；生物醫(yī)用材料是一個正在迅速發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域，目前全球生物醫(yī)用材料及制品的產(chǎn)值超過700億美元，美國約為400億美元，與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相當，是美國經(jīng)濟中最活躍、出口量最大的6個產(chǎn)業(yè)之一，近年來一直保持每年20%以上的速率持續(xù)增長，預(yù)計到本世紀前十年左右,生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)將達到藥物市場的份額；隨著可持續(xù)發(fā)展政策被各國政府的廣泛采納，生態(tài)環(huán)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(jīng)濟中，特種功能材料無論是需求的規(guī)模，還是需求的增長速度，都是相當驚人的。

2)功能材料的國內(nèi)需求分析

中國作為一個 12億人口的大國，正在實施宏偉的第三步發(fā)展戰(zhàn)略，這一根本國情加之特種功能材料在經(jīng)濟社會發(fā)展中的重要作用和地位，決定了我國對功能材料的需求將是巨大的。

功能材料不僅是發(fā)展我國信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，而且是改造與提升我國基礎(chǔ)工業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ) ,直接關(guān)系到我國資源、環(huán)境及社會的可持續(xù)發(fā)展。我國國防現(xiàn)代化建設(shè)一直受到以美國為首的西方國家的封鎖和禁運，所以我國國防用關(guān)鍵特種功能材料是不可能依靠進口來解決的，必須要走獨立自主、自力更生的道路。如軍事通信、航空、航天、導(dǎo)彈、熱核聚變、激光武器、激光雷達、新型戰(zhàn)斗機、主戰(zhàn)坦克以及軍用高能量密度組件等，都離不開特種功能材料的支撐。

我國經(jīng)濟的快速增長和社會可持續(xù)發(fā)展，對發(fā)展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是發(fā)展能源技術(shù)、提高能源生產(chǎn)和利用效率的關(guān)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(fā)展電動汽車、使用清潔能源、節(jié)約石油資源等政策措施使得新型能源轉(zhuǎn)換及儲能材料的需求不斷增加。近年來，隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)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(shù)的迅速崛起，作為一大批基礎(chǔ)電子元器件技術(shù)核心的信息功能陶瓷日益成為我國發(fā)展相關(guān)高技術(shù)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(chǎn)業(yè)發(fā)展具有舉足輕重的作用。

我國是一個稀土大國，其工業(yè)儲量占世界總儲量的 70%以上，發(fā)展稀土功能材料我國有著獨特的資源優(yōu)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(chǎn)總量為6000噸，其中我國為2000噸，占總量的1/3，預(yù)測2010年全球釹鐵硼永磁材料的產(chǎn)量將達14.6萬噸，產(chǎn)值達80億美元,其中我國的產(chǎn)量將達5.4萬噸，產(chǎn)值達20多億美元，相關(guān)器件產(chǎn)值達100～150億美元。稀土在發(fā)光、催化等領(lǐng)域的應(yīng)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(yè)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(fā)與上述元素相關(guān)的特種功能材料，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，取得自主知識產(chǎn)權(quán)，將大幅度地提高我國相關(guān)特種功能材料及制品的國際市場競爭力，這對實現(xiàn)西部資源的高附加值利用，將西部的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢具有重要意義，將有力地支持國家的西部大開發(fā)。

隨著我國人民生活質(zhì)量的進一步改善和提高 ,我國潛在的生物醫(yī)用材料市場將很快轉(zhuǎn)化為充滿勃勃生機的現(xiàn)實市場,從而創(chuàng)造出巨大的社會經(jīng)濟效益，成為國民經(jīng)濟的一個支柱產(chǎn)業(yè)。

我國已確定“在發(fā)展中解決保護，在保護環(huán)境的基礎(chǔ)上實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展”的原則，簽署了有關(guān)國際公約，并通過了國家有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)，這些都為生態(tài)環(huán)境材料需求發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。發(fā)展生態(tài)環(huán)境材料，除了在社會和經(jīng)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(tài)環(huán)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。

總之，在未來的五到十年，我國經(jīng)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(guān)系到我國能否順利實現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標的關(guān)鍵新材料。

4、發(fā)展重點與關(guān)鍵技術(shù)選擇 1)發(fā)展重點

高溫超導(dǎo)材料制備與應(yīng)用技術(shù) 稀土功能材料

新型能量轉(zhuǎn)換材料與技術(shù)（能源材料）生物醫(yī)用材料

綠色奧運工程材料與技術(shù)

分辨離膜材料與技術(shù)（海水、氯堿膜）印刷（制版、感光）、顯示（OLED）材料 高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù) 2)關(guān)鍵技術(shù)選擇

能源材料

①固體氧化物燃料電池：

固體氧化物燃料電池是一種新型綠色能源裝置，比質(zhì)子交換膜燃料電池有更高的轉(zhuǎn)換效率和節(jié)能效果，可減少二氧化碳排放 50%，不產(chǎn)生NOx，已成為發(fā)達國家重點研究開發(fā)的新能源技術(shù)。但目前研究的固體氧化物燃料電池的工作溫度達800～900℃，其關(guān)鍵部件的材料制備總是成為制約固體氧化物燃料電池發(fā)展的瓶頸。應(yīng)突破的關(guān)鍵技術(shù)主要有：a）高性能電極材料及其制備技術(shù)；b）新型電解質(zhì)材料及電極支撐電解質(zhì)隔膜的制備技術(shù)；c）電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及其制備技術(shù)；d）電池的結(jié)構(gòu)、性能與表征的研究。②光電轉(zhuǎn)換效率大于 18%的硅基太陽能電池商品化；

研制出光電轉(zhuǎn)換效率大于 18%的低成本、大面積、可商業(yè)化的硅基太陽能電池及其組件。

③太陽能的綜合利用(光電、熱電、熱交換)及其與風力發(fā)電的耦合技術(shù)；建立總體利用效率達15%的追尾聚集光式太陽能光電、熱電、熱交換系統(tǒng)并實用化，建立太陽能綜合利用與風力發(fā)電耦合的實用型分布式地面電站，并可并網(wǎng)供電。稀土材料

①稀土催化材料 ②稀土永磁材料

突破高性能(N50)、高均勻性、高工作溫度、低溫度系數(shù)的燒結(jié)稀土永磁材料和高性能(磁能積20MGOe）粘結(jié)稀土永磁材料的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。③高亮度、長壽命白光 LED節(jié)能照明系統(tǒng)

低成本、高亮度、長壽命白光 LED節(jié)能照明系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化并進入普通百姓家庭。生物醫(yī)用材料

①生物芯片； ②生物兼容性好、可降解或可誘導(dǎo)再生的人體軟、硬組織替換材料； ③具有分子識別和特異免疫功能的血液凈化材料和裝置。生態(tài)環(huán)境材料

①有機膜分離技術(shù)：海水（或鹽堿水）淡化效率達 50%的有機膜實用化和產(chǎn)業(yè)化。②固沙植被材料與技術(shù)；

③節(jié)能、環(huán)保的建筑材料及其關(guān)鍵工藝技術(shù)：

突破日產(chǎn) 2000噸的流態(tài)化水泥燒成技術(shù)，其單位能耗與粉塵排放低于目前的新型干法工藝；實現(xiàn)純氧燃燒生產(chǎn)浮法建筑玻璃的產(chǎn)業(yè)化。特種功能材料

①無機分離催化膜：突破無機分離催化膜（透氧膜、分子篩膜、透氫膜）的關(guān)鍵制備技術(shù)，建立無機分離催化膜用于天然氣催化轉(zhuǎn)化制備合成氣和液體燃料、天然氣直接轉(zhuǎn)化制備乙烯、生物質(zhì)原料制備乙醇、天然氣制氫等方面的示范性生產(chǎn)裝置。

②大尺寸光學金剛石膜；

③有機磁性材料 :突破本征有機磁性材料的關(guān)鍵技術(shù)。④敏感材料與傳感器。

超導(dǎo)材料 高溫超導(dǎo)材料的制備與應(yīng)用技術(shù)

第四篇：新型功能材料的開發(fā)研究（精選）

新型功能材料的開發(fā)研究

摘要：材料是人類社會生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料的發(fā)展導(dǎo)致著時代的變遷，可以這么說，材料的先進就代表著時代進步和物質(zhì)文明的進步。而新型功能材料正是在引領(lǐng)著材料發(fā)展的潮流。一個國家對于各種新型功能材料的個、結(jié)構(gòu)、性能、制備和應(yīng)用，反映著該國在材料領(lǐng)域的水平。同時也成為衡量一個國家經(jīng)濟和社會發(fā)展、國防實力等的重要標志。正是由于新型功能材料對于國家、社會都有著舉足輕重的地位和重要性，對起的開發(fā)的研究也顯得尤為的重要。本文將對新型功能材料基本概念、作用、主要特征、地位、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀以及當前產(chǎn)業(yè)化發(fā)展態(tài)勢進行逐一的介紹。

關(guān)鍵詞：新型功能材料：產(chǎn)業(yè)化：發(fā)展趨勢

1、選題依據(jù)

功能材料是新材料領(lǐng)域的核心，是國民經(jīng)濟、社會發(fā)展及國防建設(shè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。它涉及信息技術(shù)、生物工程技術(shù)、能源技術(shù)、納米技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)、海洋工程技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。功能材料不僅對高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動和支撐作用，還對我國相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升級，實現(xiàn)跨越式發(fā)展起著重要的促進作用。

功能材料不僅是發(fā)展信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，而且是改造與提升基礎(chǔ)工業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到資源、環(huán)境及社會的可持續(xù)發(fā)展。經(jīng)濟的快速增長和社會可持續(xù)發(fā)展，對發(fā)展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是發(fā)展能源技術(shù)、提高能源生產(chǎn)和利用效率的關(guān)鍵因素。

2、研究意義

功能材料不僅是發(fā)展我國信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，而且是改造與提升我國基礎(chǔ)工業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到我國資源、環(huán)境及社會的可持續(xù)發(fā)展。我國國防現(xiàn)代化建設(shè)一直受到以美國為首的西方國家的封鎖和禁運，所以我國國防用關(guān)鍵特種功能材料是不可能依靠進口來解決的，必須要走獨立自主、自力更生的道路。如軍事通信、航空、航天、導(dǎo)彈、熱核聚變、激光武器、激光雷達、新型戰(zhàn)斗機、主戰(zhàn)坦克以及軍用高能量密度組件等，都離不開特種功能材料的支撐。

我國國防現(xiàn)代化建設(shè)一直受到以美國為首的西方國家的封鎖和禁運，所以我國國防用關(guān)鍵特種功能材料是不可能依靠進口來解決的，必須要走獨立自主、自力更生的道路。如軍事通信、航空、航天、導(dǎo)彈、熱核聚變、激光武器、激光雷達、新型戰(zhàn)斗機、主戰(zhàn)坦克以及軍用高能量密度組件等，都離不開特種功能材料的支撐。

我國經(jīng)濟的快速增長和社會可持續(xù)發(fā)展，對發(fā)展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是發(fā)展能源技術(shù)、提高能源生產(chǎn)和利用效率的關(guān)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(fā)展電動汽車、使用清潔能源、節(jié)約石油資源等政策措施使得新型能源轉(zhuǎn)換及儲能材料的需求不斷增加。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(yè)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(fā)與上述元素相關(guān)的特種功能材料，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，取得自主知識產(chǎn)權(quán)，將大幅度地提高我國相關(guān)特種功能材料及制品的國際市場競爭力，這對實現(xiàn)西部資源的高附加值利用，將西部的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢具有重要意義，將有力地支持國家的西部大開發(fā)。

材料是現(xiàn)代科技和國民經(jīng)濟的物質(zhì)基礎(chǔ)。一個國家生產(chǎn)材料的品種、數(shù)量和質(zhì)量是衡量其科技和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。隨著新技術(shù)將更迅猛地發(fā)展，我們對功能材料的需求也日益迫切。因此，我們要加強對功能材料的研制和開發(fā)應(yīng)用，把新成果應(yīng)用于勞動生產(chǎn)。在未來的五到十年，我國經(jīng)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(guān)系到我國能否順利實現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標的關(guān)鍵新材料。

3、實際應(yīng)用方面的價值

新型功能材料是指新近發(fā)展起來和正在發(fā)展中的具有優(yōu)異性能和特殊功能，對科學技術(shù)尤其是對高技術(shù)的發(fā)展及新產(chǎn)業(yè)的形成具有決定意義的新材料。主要包括電子信息材料、功能陶瓷材料、能源材料、生物醫(yī)用材料、生態(tài)環(huán)境材料、超導(dǎo)材料、智能材料、功能高分子材料、先進復(fù)合材料、梯度材料等。

功能材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。它是信息技術(shù)、生物工程技術(shù)、能源技術(shù)、納米技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)、海洋工程技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)、基石與支撐。

在未來的5～10年，我國經(jīng)濟、社會及國家安全對功能材料有著巨大的需求。目前，功能材料已成為我國材料科學和工程中最具活力與創(chuàng)新性的熱點；有關(guān)功能材料的項目已占整個新材料研究項目的70%以上。功能材料不僅是發(fā)展我國信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)和加強國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料；而且對我國基礎(chǔ)工業(yè)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升級，實現(xiàn)跨越式發(fā)展起著重要的促進作用；同時還直接關(guān)系到我國資源、環(huán)境及社會的可持續(xù)發(fā)展。目前光電信息材料、功能陶瓷材料、生物醫(yī)用材料、超導(dǎo)材料、功能高分子材料、先進復(fù)合材料、智能材料以及生態(tài)環(huán)境材料等功能材料是世界各國戰(zhàn)略高技術(shù)競爭的熱點和重點，也是我國“十二五”國家科技計劃材料領(lǐng)域的重點。

當前國際功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料及材料的分子、原子設(shè)計等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功能材料技術(shù)正在成為一些發(fā)達國家強化其經(jīng)濟及軍事優(yōu)勢的重要手段。

4、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

當前國際功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料及材料的分子、原子設(shè)計等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功能材料技術(shù)正在成為一些發(fā)達國家強化其經(jīng)濟及軍事優(yōu)勢的重要手段。從國內(nèi)外功能材料的研究動態(tài)看，功能材料的發(fā)展趨勢可歸納為如下方面：

（1）開發(fā)高技術(shù)所需的新型功能材料，特別是尖端領(lǐng)域（如航空航天、分子電子學、高速信息、新能源、海洋技術(shù)和生命科學等）所需和在極端條件（如超高壓、超高溫、超低溫、高燒蝕、高熱沖擊、強腐蝕、高真空、強激光、高輻射、粒子云、原子氧、核爆炸等）下工作的高性能功能材料。（2）功能材料的功能從單功能化向多功能化和復(fù)合或綜合功能發(fā)展，從低級功能（如單一的物理性能）向高級功能（如人工智能、生物功能和生命功能等）發(fā)展。（3）功能材料和器件的一體化、高集成化、超微型化、高密積化和超分子化。（4）功能材料和結(jié)構(gòu)材料兼容，即功能材料結(jié)構(gòu)化，結(jié)構(gòu)材料功能化。（5）進一步研究和發(fā)展功能材料的新概念、新設(shè)計和新工藝。（6）完善和發(fā)展功能材料檢測和評價方法。

（7）加強功能材料的應(yīng)用研究，擴展功能材料的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是尖端領(lǐng)域和民用高技術(shù)領(lǐng)域，并把成熟的研究成果迅速推廣，以形成生產(chǎn)力。基于以上發(fā)展趨勢，下面介紹幾種重要的新型功能材料： 智能材料

智能材料是具有感知溫度、力、電、磁等外界環(huán)境并產(chǎn)生驅(qū)動(位移等)效應(yīng)的一類重要功能材料，主要包括形狀記憶、壓電和磁料，還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機質(zhì)子交換膜等，都是目前產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點。另外，薄膜太陽能電池由于大大地減少了半導(dǎo)體材料的消耗，也容易批量生產(chǎn)，從而大幅度地降低了太陽能電池的成本，但是效率相對較低，目前商用薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率只有6～8%。隨著納米技術(shù)的發(fā)展和成熟，納米結(jié)構(gòu)材料成為新穎的太陽能電池材料，在太陽能電池中使用納米結(jié)構(gòu)材料將能夠提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低電池的生產(chǎn)成本，對于實現(xiàn)太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用將起著重要的作用，例如燃料敏化納米晶膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已達到11.04%，而其成本只有傳統(tǒng)硅光電池的十分之一，已成為目前應(yīng)用前景看好的光電轉(zhuǎn)換器件。電子信息材料

電子信息材料是指在微電子、光電子技術(shù)和新型元器件基礎(chǔ)產(chǎn)品領(lǐng)域中所用的材料，主要包括單晶硅為代表的半導(dǎo)體微電子材料；激光晶體為代表的光電子材料；介質(zhì)陶瓷和熱敏陶瓷為代表的電子陶瓷材料；釹鐵硼（NdFeB）永磁材料為代表的磁性材料； 納米材料

納米材料是指三維空間中至少有一維處于1～100nm或由它們作為基體單元構(gòu)成的材料，其命名出現(xiàn)在20世紀80年代。納米技術(shù)、信息技術(shù)及生物技術(shù)將成為世紀社會經(jīng)濟發(fā)展的三大支柱。

納米科技的興起，對我國提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，同時也為我國實現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了難得的機遇。1991年美國將納米技術(shù)列入“政府關(guān)鍵技術(shù)”。1993年德國提出今后10年重點發(fā)展的9個關(guān)鍵技術(shù)中有4個涉及納米技術(shù)。日本、歐盟也都斥巨資用于納米材料與技術(shù)的開發(fā)。我國將其列入“863”、“973”計劃和“十五”、“十一五”規(guī)劃，在2001年7月下發(fā)了《國家納米科技發(fā)展綱要》，指出我國納米科技在今后5～10年的主要目標：在納米科學前沿取得重大進展，奠定發(fā)展基礎(chǔ)；在納米技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面取得重大突破；逐步形成精干的、具有交叉綜合和持續(xù)創(chuàng)新能力的納米科技骨干隊伍；建立全國性的納米科技研發(fā)中心和以企業(yè)為主體的產(chǎn)業(yè)化基地，促進基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和產(chǎn)業(yè)化的協(xié)調(diào)發(fā)展。2004年曼徹斯特大學的Geim和Philip Kim首先發(fā)現(xiàn)了該材料并于2010年獲物理學諾貝爾獎。石墨烯的出現(xiàn)打破了二維晶體無法真實存在的理論預(yù)言，帶來了眾多出乎人們意料的新奇特性，使它成為繼富勒烯和碳納米管后又一個里程碑式的新材料。目前，該材料的研究和產(chǎn)業(yè)孕育開發(fā)正在全世界范圍內(nèi)轟轟烈烈地展開，都在力爭搶占石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的制高點。光纖通信材料 磁存儲和光盤存儲為主的數(shù)據(jù)存儲材料；壓電晶體與薄膜材料；貯氫材料和鋰離子嵌入材料為代表的綠色電池材料等。這些基礎(chǔ)材料及其產(chǎn)品支撐著通信、計算機、信息家電與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電子信息材料的總體發(fā)展趨勢是向著大尺寸、高均勻性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向發(fā)展。當前的研究熱點和技術(shù)前沿包括柔性晶體管、光子晶體、SiC、GaN、ZnSe等寬禁帶半導(dǎo)體材料為代表的第三代半導(dǎo)體材料、有機顯示材料以及各種納米電子材料等。電子信息材料及產(chǎn)品支撐著現(xiàn)代通信、計算機、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微機械智能系統(tǒng)、工業(yè)自動化和家電等現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。電子信息材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模和技術(shù)水平，已經(jīng)成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展、科技進步和國防實力的重要標志，在國民經(jīng)濟中具有重要戰(zhàn)略地位，是科技創(chuàng)新和國際競爭最為激烈的材料領(lǐng)域。

新能源材料

尋找清潔的能源和可再生能源是當今世界共同關(guān)心的問題。太陽能是一種用之不竭的綠色環(huán)保能源，太陽能電池材料是新能源材料研究開發(fā)的熱點，自從1954年單晶硅太陽能電池在貝爾實驗室問世以來，硅電池因其較高的光電轉(zhuǎn)換效率（約20%）而在各類光伏電池中占據(jù)主導(dǎo)地位。但由于其制造工藝復(fù)雜、硅原材料的短缺而限制了硅電池的廣泛應(yīng)用。尋找與傳統(tǒng)能源材料價格相當?shù)男虏牧虾椭苽涔に囀翘柲茈姵啬軌虻玫狡占暗年P(guān)鍵。IBM公司研制的多層復(fù)合太陽能電池，轉(zhuǎn)換率高達40%。美國能源部在全部氫能研究經(jīng)費中，大約有50%用于儲氫技術(shù)。固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關(guān)鍵是電池材料，如固體電解質(zhì)薄膜和電池陰極材料，還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機質(zhì)子交換膜等，都是目前產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點。另外，薄膜太陽能電池由于大大地減少了半導(dǎo)體材料的消耗，也容易批量生產(chǎn)，從而大幅度地降低了太陽能電池的成本，但是效率相對較低，目前商用薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率只有6～8%。隨著納米技術(shù)的發(fā)展和成熟，納米結(jié)構(gòu)材料成為新穎的太陽能電池材料，在太陽能電池中使用納米結(jié)構(gòu)材料將能夠提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低電池的生產(chǎn)成本，對于實現(xiàn)太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用將起著重要的作用，例如燃料敏化納米晶膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已達到11.04%，而其成本只有傳統(tǒng)硅光電池的十分之一，已成為目前應(yīng)用前景看好的光電轉(zhuǎn)換器件。

5、課題研究的方法及研究中的主要難點及解決方法

課題主要采用文獻法，即通過查閱各類資料、圖表等,分析、比較得出結(jié)論。搜集和分析研究各種現(xiàn)存的有關(guān)文獻資料，從中選取信息，以達到某種調(diào)查研究目的的方法。它所要解決的是如何在浩如煙海的文獻群中選取適用于課題的資料，并對這些資料做出恰當分析和使用。

課題研究中存在的問題

（1）理論支撐的力度不夠

課題研究，離不開理論學習，無論是研究的方法、研究的途徑、手段，必須經(jīng)過一系列的理論學習，沒有理論做指導(dǎo)，任何一種的研究都是盲目的，甚至是無從著手的，沒有成體系的理論依據(jù)來指導(dǎo)自己的課題研究以致理論依據(jù)比較單薄，無法支撐課題。

（2）盲目的選取材料 在進行課題的研究過程中，對于浩瀚如煙的資料，剛開始時我將顯得分外芒然，不知該怎么從這些資料中選取有用的資料來為課題服務(wù)。解決方法

通過老師的講解及專業(yè)知識的學習，加深對于課題理論知識的認識和了解。收集資料初步研究，在找到相關(guān)資料后，對問題進行初步討論和研究，查找解決問題的有關(guān)理論、文獻，充分占有資料，聽取專業(yè)老師及各方意見，以便為總體計劃的擬定做好診斷性評價。

6、總結(jié)

目前新型功能材料是世界各國研究的熱點，充滿了機遇和挑戰(zhàn)，新技術(shù)、新專利層出不窮，新型功能材料在整個新材料產(chǎn)業(yè)中的市場份額越來越大，我國目前在功能材料的創(chuàng)新性研究和產(chǎn)業(yè)化方面與發(fā)達國家相比仍有較大差距。但近年來，在國家“863”、“973”、國家自然科學基金等計劃的支持下在功能材料領(lǐng)域取得了豐碩的成果，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，培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的功能材料研發(fā)人才和隊伍，隨著我國在功能材料系統(tǒng)集成和產(chǎn)學研相結(jié)合等方面的完善，我國新型功能材料產(chǎn)業(yè)化的能力將得到大幅的提升和快速的發(fā)展。

參考文獻

[1] “科學中國人”，2013年2期，P60-64.[2] 殷景華，等.“功能材料概論”，哈爾濱工業(yè)大學出版，ISBN978-7-5603-1384-9，2009年7月。

[3] 張立德，牟季美.“納米材料和納米技術(shù)”，科學學出社，ISBN978-7-03-008459-0，2008年1月。

[4]功能材料及其應(yīng)用手冊編寫組.功能材料及其應(yīng)用手冊.北京：北京機械工業(yè)出版社

[5]高技術(shù)新材料要覽編輯委員會.高技術(shù)新材料要覽.北京：中國科學技術(shù)出版社

[6]師昌緒.新型材料與材料科學.北京: 科學出版社,1988.14

第五篇：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(shù)的高度發(fā)展，材料，特別復(fù)合材料的加工得到很大的進步和發(fā)展，新材料因其特殊的屬性，在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用，眾所周知，現(xiàn)代飛機和衛(wèi)星的制造材料應(yīng)具有質(zhì)量輕、強度高、耐高溫、耐腐蝕等特性，先進復(fù)合材料的獨有性能使它成為制造飛機和衛(wèi)星的理想材料。闡述了先進復(fù)合材料在飛機、航空發(fā)動機、衛(wèi)星、導(dǎo)彈等方面的應(yīng)用情況及先進復(fù)合材料未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：新型材料，復(fù)合材料，應(yīng)用發(fā)展

材料是人類生活和生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，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(fā)展對人類社會的影響——沒有材料就是沒有發(fā)展。先進復(fù)合材料（Advanced Composites ACM）專指可用于加工主承力結(jié)構(gòu)和次承力結(jié)構(gòu)、其剛度和強度性能相當于或超過鋁合金的復(fù)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(fù)合材料 隨著航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展，促進了材料的不斷更新，發(fā)展和進步，各種新材料不斷涌現(xiàn)并得到應(yīng)用，尤其以先進復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用最突出，眾所周知，由于航空航天飛行器的特殊使用環(huán)境，飛行器的制造材料要求非常之高，飛機和衛(wèi)星制造材料要求質(zhì)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(shù)才能解決。先進復(fù)合材料具有質(zhì)量輕，較高的比強度、比模量、較好的延展性、抗腐蝕、導(dǎo)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(shè)計性、制備的靈活性和易加工性等特點，被大量地應(yīng)用到航空航天等軍事領(lǐng)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(fā)展推動了對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)、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(shù)、高分子科學、半導(dǎo)體科學、復(fù)合材料科學以及納米技術(shù)等學科的發(fā)展促進了各種新型材料的產(chǎn)生,并推進了對于材料的制備、生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)、性能及其相互之間關(guān)系的研究，為材料的設(shè)計、制造、工藝優(yōu)化和材料功能和性能的合理使用，提供了充分的科學依據(jù)。現(xiàn)代材料科學更注重于研究新型復(fù)合材料和納米材料的制備和創(chuàng)新，對于設(shè)計具有不同性能要求的材料復(fù)合工藝和納米態(tài)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(xiàn)代材料科學的發(fā)展不僅與揭露材料本質(zhì)及其演化規(guī)律的物理化學性質(zhì)和力學性能有關(guān)，而且與使用材料的工程技術(shù)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(guān)系。在此基礎(chǔ)上，“材料科學與工程”逐步形成學科，并發(fā)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(fā)展

新材料的誕生會帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的迅速發(fā)展，甚至會催生新的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域。材料科學現(xiàn)已發(fā)展成為一門跨學科的綜合性學科。根據(jù)我國當前及未來發(fā)展的實際情況，新材料領(lǐng)域值得注意的新發(fā)展方向主要有半導(dǎo)體材料、結(jié)構(gòu)材料、有機／高分子材料、敏感與傳感轉(zhuǎn)換材料、納米材料、生物材料及復(fù)合材料。

1.半導(dǎo)體材料 隨著高科技發(fā)展的需要，半導(dǎo)體及其應(yīng)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(zhì)量和效率、增大功率和距離等方向發(fā)展，半導(dǎo)體化合物（GaAs、InAs、GaN、SiC等）具有重要的應(yīng)用前景。

2.結(jié)構(gòu)材料

Fe基、Al基、Ti基以及Mg基合金作為力學材料的主體，構(gòu)成了系列結(jié)構(gòu)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(fā)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(fù)合材料所取代。進一步還需要發(fā)展碳纖維增強復(fù)合材料或Al基復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)材料的主體有：（1）鋼鐵；（2）Al合金；（3）Mg合金；（4）Ti合金；（5）結(jié)構(gòu)陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料。

3.有機／高分子材料

有機／高分子材料是現(xiàn)代工業(yè)和高新技術(shù)的重要基石，已成為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)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(yīng)運而生，尤其是有機及聚合物分子或少數(shù)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(fā)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(yī)用高分子材料。

4, 導(dǎo)電高分子材料

導(dǎo)電高分子材料科學是近年來發(fā)展較快的領(lǐng)域,自1977 年第一個導(dǎo)電高分子聚乙炔(PAC)發(fā)現(xiàn)以來,對導(dǎo)電聚合物的合成、結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電機理、性能、應(yīng)用等方面有許多新認識,現(xiàn)已發(fā)展成為一門相對獨立的學科。其可分為結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子和復(fù)合型導(dǎo)電高分子類。主要應(yīng)用在發(fā)光二極管、抗靜電、導(dǎo)電性應(yīng)用、電磁屏蔽與隱身等領(lǐng)域中〔3〕。從導(dǎo)電機理的角度看,導(dǎo)電高分子大致可分為兩大類:一類是復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料,它是指在普通的聚合物中加入各種導(dǎo)電性填料而制成的,這些導(dǎo)電性填料可以是銀、鎳、鋁等金屬的微細粉末、導(dǎo)電性碳黑、石墨及各種導(dǎo)電金屬鹽等,此類導(dǎo)電高分子材料在國內(nèi)外已得以廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料,即依靠高分子本身產(chǎn)生的導(dǎo)電載流子導(dǎo)電,這類導(dǎo)電高分子材料一般經(jīng)“摻雜”(P 型摻雜或N 型摻雜)后具有高的導(dǎo)電性能(電導(dǎo)率增加幾個數(shù)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(dǎo)電高分子材料。這種功能高分子除具有優(yōu)異的壓電特性外，還具有熱釋電效應(yīng)，可廣泛地用于武器、電聲、超聲、診斷醫(yī)療傳感器、無損測試、地震預(yù)報等諸多領(lǐng)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(dǎo)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(chǎn)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(zhì)地柔軟而質(zhì)量輕，整體連續(xù)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(nèi)土工織物的生產(chǎn)能力、應(yīng)用范圍、測試技術(shù)與理論研究等方面均發(fā)展很快。土工織物在長江三峽工程、長江綜合開發(fā)治理工程、防治洪澇災(zāi)害、處理工業(yè)垃圾、保護水源以及環(huán)境保護等工程中均得到了應(yīng)用。土工織物是一種非常有生命力的新型土工材料, 其經(jīng)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(fù)合型的方向發(fā)展；同時，相應(yīng)的理論研究、測試技術(shù)、施工規(guī)范等方面也將不斷完善與提高。

(2)超輕型填土材料

當前, 應(yīng)用較廣泛的輕質(zhì)填土材料是聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)，它具有優(yōu)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(yōu)異的施工性能。作為一種土建結(jié)構(gòu)材料, 它已廣泛地應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)合的橋頭路堤, 使用情況良好。現(xiàn)已在沿海地區(qū)的軟土工程中得到推廣應(yīng)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(zhì)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(fù)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(zhì)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(lián)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(yīng)用。此技術(shù)最大的特點就是不用改變裝備的結(jié)構(gòu), 只需利用等離子體發(fā)生器就可以實現(xiàn)隱身目的, 且隱身效果非常好。目前, 這種技術(shù)比較先進的國家是俄羅斯和美國〔6〕。

(3)生物醫(yī)用功能材料

生物醫(yī)用高分子主要分醫(yī)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(fā)之中。對生物醫(yī)用高分子材料除了要求具有醫(yī)療功能外, 還要強調(diào)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(fù)合高分子材料、醫(yī)用高分子現(xiàn)場固化材料、醫(yī)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(yīng)的研究, 并取得了初步成果〔7〕 功能高分子材料發(fā)展趨勢(1)先進復(fù)合高分子材料

當今材料技術(shù)的發(fā)展趨勢一是從均質(zhì)材料向復(fù)合材料發(fā)展, 二是由結(jié)構(gòu)材料往功能材料、多功能材料并重的方向發(fā)展。這種發(fā)展趨勢造就了先進復(fù)合材料的迅速崛起與快速發(fā)展。

先進復(fù)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(fù)合成的高功能整體結(jié)構(gòu)物〔8〕, 這種將多相物復(fù)合在一起, 充分發(fā)揮各相性能優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)特征賦予了高分子復(fù)合材料廣闊的應(yīng)用空間。目前高分子復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用已進入世界科技和工業(yè)經(jīng)濟的各個領(lǐng)域, 重點集中在航空航天、基礎(chǔ)設(shè)施、沿海油氣田和 汽車的應(yīng)用, 與此同時, 醫(yī)用復(fù)合材料日益增長, 成為近年來不可忽視的快速發(fā)展領(lǐng)域〔9〕。

(2)生物降解及環(huán)境友好高分子材料

隨著人們對環(huán)境問題認識日益加深，生態(tài)可降解已不再陌生，與此同時世界各國對材料的生態(tài)可降解性的要求也提上日程。在這種背景下，生態(tài)可降解的高分子材料的開發(fā)和應(yīng)用也越來越受到各國政府、科研機構(gòu)和企業(yè)的重視。目前，具有生態(tài)可降解性的高分子材料主要是發(fā)達國家產(chǎn)品，國內(nèi)處于對國外產(chǎn)品的復(fù)制及仿制階段。因此，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物降解及環(huán)境友好高分子材料對于國內(nèi)的相應(yīng)企業(yè)和科研機構(gòu)是當務(wù)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(yīng)、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(huán)境變化，通過自我判斷和自我結(jié)論，實現(xiàn)自我指令和自我執(zhí)行的新型材料。該類材料集感知、驅(qū)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(huán)境并實現(xiàn)環(huán)境響應(yīng)的特性來制造傳感器、制動器及仿生器等。因此，其將在醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、航空航天及制造業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。

開發(fā)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(lǐng)域技術(shù)進步，甚至質(zhì)的飛躍，且在各行業(yè)已產(chǎn)生相當高的經(jīng)濟和社會效益，并導(dǎo)致許多新產(chǎn)品的出現(xiàn)。由于高分子材料在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性和多樣性, 可以在分子結(jié)構(gòu)(包括支鏈結(jié)構(gòu))、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、共混、復(fù)合、界面和表面甚至外觀結(jié)構(gòu)等諸多方面, 進行單一或多種結(jié)構(gòu)的綜合利用, 因此最大程度地滿足了其他高技術(shù)要求材料技術(shù)為他們提供的更多、更好的功能。隨著納米技術(shù)研究的深入，在分子、甚至原子水平上實現(xiàn)材料的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計、復(fù)合與加工生產(chǎn)成為可能，材料的功能將會進一步得到擴展，呈現(xiàn)前所未有的創(chuàng)新。可以預(yù)言,新一代功能高分子材料的春天已經(jīng)來臨，納米材料必將成為新世紀材料發(fā)展的主流，也必將對新世紀的高新

技術(shù)如電子、生物技術(shù)、生命科學的研究產(chǎn)生極為深遠的影響。目前我國電子、國防、醫(yī)藥和許多尖端技術(shù)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(chǎn)品和核心技術(shù)在國際市場上競爭力不足。在各發(fā)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(fā)，且進展迅速時，我國也應(yīng)加大對功能高分子材料的研究開發(fā)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(lǐng)域的發(fā)展中，我們相信：新型復(fù)合新材料將扮演越來越重要的角色，以后，隨著使用環(huán)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(fā)展方向。

一方面，新材料將向耐高溫的方向發(fā)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(jù)理論計算和試驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)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(fā)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(fā)展，正如現(xiàn)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(guī)模工業(yè)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(fā)低溫固化、高溫使用的樹脂和預(yù)浸料，節(jié)約能源，開發(fā)長壽命的預(yù)浸料，使用混雜纖維新型復(fù)合材料，通過工藝創(chuàng)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(shù)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(dǎo)電高分子研究概述.合成技術(shù)及應(yīng)用.2001.16(3): 36 － 39． 〔4〕王正偉.新型功能高分子材料研究.現(xiàn)代化工.2007 ,11(27):514-516 〔5〕許波.土建功能高分子材料的發(fā)展及應(yīng)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(yī)療保健中的應(yīng)用.哈爾濱船舶工程學院出版社.1993,12.〔8〕植村益次.高性能復(fù)合材料最新技術(shù).中國建筑工業(yè)出版社.1989.〔9〕沈序輝等.有機—羥基磷灰石復(fù)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．