新材料的认识

新材料的认识

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专业：高分子材料与工程 班级：(2)班

摘要: 新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套，新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。

关键词： 新材料 功能 应用 发展

正文： 随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分，有金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、先进复合材料四大类。21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。

一、超导材料

有些材料当温度下降至某一临界温度时，其电阻完全消失，这种现象称为超导电性，

具有这种现象的材料称为超导材料。超导体的另外一个特征是：当电阻消失时，磁感应线将不能通过超导体，这种现象称为抗磁性。

二、能源材料

能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。

太阳能电池材料是新能源材料，氢是无污染、高效的理想能源，氢的利用关键是氢的储存与运输，氢对一般材料会产生腐蚀，造成氢脆及其渗漏，在运输中也易爆炸，储氢材料的储氢方式是能与氢结合形成氢化物，当需要时加热放氢，放完后又可以继续充氢的材料。目前的储氢材料多为金属化合物。如LaNi5H、Ti1.2Mn1.6H3等。

三、磁性材料

1．软磁材料

是指那些易于磁化并可反复磁化的材料，但当磁场去除后，磁性即随之消失。这种材料在电子技术中广泛应用于高频技术。如磁芯、磁头、存储器磁芯；在强电技术中可用于制作变压器、开关继电器等。目前常用的软磁体有铁硅合金、铁镍合金、非晶金属。

2．永磁材料（硬磁材料）

永磁材料经磁化后，去除外磁场仍保留磁性，其性能特点是具有高的剩磁、高的矫顽力。利用此特性可制造永久磁铁，可把它作为磁源。如常见的指南针、仪表、微电机、电动机、录音机、电话及医疗等方面。

四、极限材料。在超高压、超高温、超低温、超高真空等极端条件下应用和制取的各种材料。如超导、超硬、超塑性、超弹性、超纯、超晶格膜等材料。

五、原子分子设计材料。这是在材料科学深入研究的基础上，对表面、非晶态、结构点阵与缺陷、固态杂质、非平衡态、相变以及变形、断裂、磨损等领域研究探索的发展方向，以期获得原子、分子组成结构按性能要求设计的新材料。

六、稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、微波、核能、特种陶瓷以及化工材料中，有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世界首位，因此稀土的开发对我国更为重要。

七、纳米材料

是在纳米尺寸范围内认识和改造自然，通过直接操作和安排原子、分子创新物质。纳米颗粒构成的固体材料，其中纳米颗粒的尺寸最多不超过100纳米。纳米材料是纳米科技领域中最富活力、研究内涵十分丰富的科学分支。

1．纳米材料的性能

物化性能：各种纳米微粒粉末几乎都呈黑色；原来化学惰性的金属铂制成纳米微粒（铂黑）后却变为活性极好的催化剂。

扩散及烧结性能：纳米结构材料可以在较低的温度下进行有效的掺杂，可以在较低的温度下使不混溶金属形成新的合金相。在较低温度下烧结就能达到致密化的目的。

力学性能：纳米材料与普通材料相比，力学性能有显著的变化，一些材料的强度和硬度成倍地提高；纳米材料还表现出超塑性状态，即断裂前产生很大的伸长量。

2．纳米材料的应用：纳米金属、纳米碳管、纳米催化剂、量子元件等。

目前我国已经研制出一种用纳米技术制造的乳化剂，以一定比例加入汽油后，可使象桑塔纳一类的轿车降低10%左右的耗油量；纳米材料在室温条件下具有优异的储氢能力，在室温常压下，约2/3的氢能可以从这些纳米材料中得以释放，可以不用昂贵的超低温液氢储存装置。

八、智能材料

智能材料，是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。是一种集材料与结构、智然处理、执行系统、控制系统和传感系统于一体的复杂的材料体系。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，智能材料由传感器或敏感元件等与传统材料结合而成。这种材料可以自我发现故障，自我修复，并根据实际情况作出优化反应，发挥控制功能。一般说来，智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。

在建筑方面，科学家正集中力量研制使桥梁、高大的建筑设施以及地下管道等能自诊其“健康”状况，并 能自行“医治疾病”的材料。在医疗方面，智能材料和结构可用来制造无需马达控制并有触觉响应的假肢。军事方面，在航空航天器蒙皮中植入能探测激光、核辐射等多种传感器的智能蒙皮，可用于对敌方威胁进行监视和预警。卫星上天后，由于受到强的日光照射，温度会升高，天线自动展开。

智能材料的再一个重要进展标志就是形状记忆合金，或称记忆合金。这种合金在一定温度下成形后，能记住自己的形状。形状记忆合金还已成功在应用于卫星天线等、医学等领域。

新材料是现代高技术发展的重要方向之一，环顾周围世界，材料是人们衣食住行的必备条件，是人类一切生活和生产活动的物质基础。新材料技术的发展赋予材料科学新的内涵和广阔的发展空间。目前，新材料技术正朝着研制生产更小、更智能、多功能、环保型以及可定制的产品、元件等方向发展。随着科学技术的进步，开拓了新材料的范围，推动了新材料向列高、更新方向发展。高性能结构材料的开发、应用，使一些化工机械、设备的大型化、高效化、高参数化、多功能化有了物质基础，可以满足化工生产高技术的要求，使一些化工工艺的实现成为可能。未来高技术的发展，无论是传统意义下材料和现在的新材料之间的界线逐渐明晰，实现结构功能化、功能多样化，智能化。新材料的出现将使人类文明进入一个新的高度。

参考文：1.http://baike.baidu.com/view/35283.htm 2.ttp://baike.baidu.com/view/270442.htm

3.近代化学基础（第二版）下 四川大学 主编 第三十一章

4. http://industrial-innov.lbl.gov/II-materials.html

5.http://www.materialstoday.com/the-magazine/