功能材料其分類綜述

摘 要:功能材料是指具有優(yōu)良的物理、化學(xué)、生物等性能，并且能夠完成各種功能之間的相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類行業(yè)的材料。本文在總結(jié)了一定文獻的基礎(chǔ)上根據(jù)功能材料所實現(xiàn)的功能對幾種典型的功能材料作以簡要介紹。

關(guān)鍵詞:材料;功能材料;功能材料分類

中圖分類號:TB34 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0202-01

一、功能材料及其分類

功能材料的分類非常復(fù)雜，主要原因是功能材料的研究，生產(chǎn)和應(yīng)用寬泛，因此，導(dǎo)致功能材料的種類繁多，存在很多分類依據(jù)。

(一)能源材料

為了克服已經(jīng)不容忽視的環(huán)境和能源問題，積極大力開發(fā)能源材料已經(jīng)成為全世界各界人士的共識。目前的新能源主要有太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、氫能、生物質(zhì)能和核聚變能等。廣義的說，凡是能源工業(yè)及能源技術(shù)所需的材料都可稱為能源材料。目前從材料研究角度，能源材料可以大致分為新能源材料、節(jié)能材料、儲能材料。

(二)生態(tài)環(huán)境材料

生態(tài)環(huán)境材料是指那些具有良好的使用性能同時又滿足環(huán)保要求，與環(huán)境相互作用能產(chǎn)生優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料。環(huán)境材料一般需要具有一定的先進性， 環(huán)境協(xié)調(diào)性，舒適性。如平時大家購物使用的方便袋，丟棄后往往會由于材料降解能力差而浮于地表，形成大地的“白色癌癥”，對土質(zhì)有很大傷害。

(三)生物醫(yī)學(xué)材料

生物醫(yī)學(xué)材料指的是一類與生物系統(tǒng) 如人體循環(huán)系統(tǒng)等直接接觸，并能夠發(fā)生相互作用，以診斷、治療或替換生物機體中被疾病或外傷損壞的組織和器官或增進其功能，同時對人體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料的統(tǒng)稱。

仿生材料也是生物材料的一個分枝。目前關(guān)于仿生材料的最新研究成果是一種人造蜘蛛絲纖維，若其得到研發(fā)，那么研發(fā)出穩(wěn)定的人造蜘蛛絲纖維將在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，比如手術(shù)縫合材料， 自動化工業(yè)使用的纖維，防彈背心等。

(四)隱身材料

隱身技術(shù)在軍事上的準(zhǔn)確術(shù)語應(yīng)該是“低可探測技術(shù)”: 即通過技術(shù)手段來改變自己本身具有的可探測性信息特征，從而使對方探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)自己的概率降低。在某種程度上講，隱形技術(shù)是傳統(tǒng)偽裝技術(shù)的一種應(yīng)用和延伸，是偽裝技術(shù)的技術(shù)含量不斷增加和發(fā)展的結(jié)果。隱形技術(shù)一般包括雷達隱形、紅外隱形、磁隱形、聲隱形和可見光隱形等。按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結(jié)構(gòu)材料。

(五)防彈材料

防彈材料是指能夠?qū)崿F(xiàn)防止子彈殺傷而具有保護一定保護能力的材料。在所有防彈材料制備的器件中，防彈衣是典型的實例之一。作為一種重要的個人防護裝備，防彈衣材料研究經(jīng)歷了由最初的金屬裝甲防護板向非金屬合成材料的過渡后，又由單純合成材料向合成材料與金屬裝甲板、陶瓷護片等復(fù)合系統(tǒng)發(fā)展的過程。

(六)發(fā)光材料

發(fā)光材料即在各種類型激發(fā)作用下能產(chǎn)生光發(fā)射的材料。發(fā)光材料的種類繁多， 按照發(fā)光材料的發(fā)光方式主要類型有:光致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、電致發(fā)光、熱釋發(fā)光、光釋發(fā)光、輻射發(fā)光等。光致發(fā)光粉主要制作發(fā)光油墨、發(fā)光涂料、發(fā)光塑料、發(fā)光印花漿的理想材料，是發(fā)光材料的一個典型應(yīng)用。

(七)光電材料

光電材料是指應(yīng)用制造各種光電設(shè)備的材料。光電材料主要包括激光材料，紅外材料，光纖材料，非線性光學(xué)材料等。

1.激光材料:激光材料就是把各種電、光、射線能量轉(zhuǎn)換成激光的材料。

2.紅外材料:紅外材料一般指與紅外線的輻射，吸收和透射和探測等相關(guān)的材料。紅外材料主要有兩類:紅外探測材料和紅外透波材料。

3.光纖材料:光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中能夠全反射原理而達成的光傳導(dǎo)工具。光纖一般是由纖芯、包層和涂敷層構(gòu)成的多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體。

4.非線性光學(xué)材料:非線性光學(xué)指的是光與物質(zhì)相互作用時產(chǎn)生的光頻率改變等非線性光學(xué)效應(yīng)，之所以叫非線性是因為頻率發(fā)生改變，而光的出射光強與入射光強不成正比例關(guān)系，一般成平方或高次方關(guān)系。

(八)雜化材料

“雜化材料”即把兩種以上不同種類的有機、無機材料在一定的尺寸級別上雜化，產(chǎn)生具有新結(jié)構(gòu)、新性質(zhì)、新功能的物質(zhì)。所以，雜化材料一般指兩種以上、不同種類的有機、無機、金屬材料在原子、分子水平上雜化，從而產(chǎn)生具有新型原子、分子集合結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，含有這種結(jié)構(gòu)要素的物質(zhì)稱為雜化材料。雜化材料可分為三類:功能雜化材料，結(jié)構(gòu)雜化材料，醫(yī)用雜化材料，且納米雜化技術(shù)是未來生物材料發(fā)展的重要方向和關(guān)鍵技術(shù)。

(九)梯度功能材料

所謂梯度功能材料是指材料的組成和結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)地變化，使材料的性能和功能也呈現(xiàn)梯度變化的一種新型的功能性材料。從材料的結(jié)構(gòu)角度來看，梯度功能材料與均一材料以及復(fù)合材料均不同。梯度功能材料可以存在多種存在組合方式，擁有靈活的梯度變化方式，可以是梯度功能涂覆型，梯度功能連接型，梯度功能整體型。這些特點使材料在不同區(qū)域會具有不同的功能。功能梯度材料的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

(十)智能材料

智能材料的構(gòu)想最初來源于模仿大自然中生物的一些獨特功能來制造人類能夠使用的\"活\"工具，如模仿蜻蜓制造飛機等等。智能材料的目標(biāo)就是想研制出一種材料，使它成為具有類似于生物的各種功能的的材料。目前智能材料一般多由兩種或兩種以上的材料復(fù)合構(gòu)成一個智能材料系統(tǒng)。 材料一般比較單一，難以滿足智能材料的要求，這使智能材料的設(shè)計，制造，加工和性能結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的研究成為材料科學(xué)的最活躍和最先進的發(fā)展方向。

二、功能材料的發(fā)展趨勢

功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)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。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。

有專家學(xué)者指出，未來功能材料的發(fā)展趨勢包括如下幾個方面:新型功能材料開發(fā)，特別是在極端環(huán)境下和特殊領(lǐng)域所需要的高性能的功能材料;功能材料的功能性將從單一向復(fù)合，低級向高級的方向發(fā)展;功能性和結(jié)構(gòu)性能的兼容，即要求功能的優(yōu)化，同時提高結(jié)構(gòu)的層次;發(fā)展功能材料的制備新工藝，新方法，新設(shè)計和新概念等;拓展新型功能材料的產(chǎn)業(yè)化。