功能材料专业

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功能材料专业(一)
2015功能材料专业排名（大学院校）

2015年功能材料专业的大学排名情况如何？下面中国招生考试网小编提供这个专业的大学院校的排名信息给大家参考: （只提供前十参考）

1.天津大学

2.华中科技大学

3.北京化工大学

4.东华大学

5.西安建筑科技大学

6.华侨大学

7.大连理工大学

8.兰州大学

9.沈阳建筑大学

10.昆明理工大学

11.沈阳工业大学

12.河南师范大学

13.江苏技术师范学院

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功能材料专业(二)
2015年高考专业选择：最无聊最闷的十大专业

    考生大学是一件令人很开心的事，但选择专业也是让人很头痛的事，每个人都想要学就业前景最好的专业，为毕业后就业埋下铺垫，那么哪些就业前景广阔？哪些就业前景不好呢？小编为大家整理出2015年最无聊最闷的十大专业，帮助大家选择专业，填报志愿，仅供参考！    1、农学    农学专业学生主要学习农业生物科学、农业生态科学、作物生长发育和遗传规律等方面的基本理论和基本知识，受到作物生产和作物新品种选育等方面的基本训练，具有作物育种、作物栽培与耕作、种子生产与检验等方面的基本能力。培养具备作物生产、作物病害、作物遗传育种以及种子生产与经营管理等方面的基本理论、基本知识和基本技能，能在农业及其它相关的部门或单位从事与农学有关的技术与设计、推广与开发、经营与管理、教学与科研等工作的高级科学技术人才。    2、护理学    根据卫生部的统计，到2015年中国的护士数量将增加到232.3万人，平均年净增加11.5万人，这为学习护理专业的毕业生提供了广阔的就业空间。随着我国向老龄化社会转变，将来从事老人医学的人才将走俏，保健医师、家庭护士也将成为热门人才。另外，专门为个人服务的护理人员的需求量也将增大。 业内专家介绍说，护理职业一直是国际上地位较高、薪水丰厚的职业之一，同时，护理人才又是国际紧缺的人才之一。    3、植物保护    能够从事植物保护、农产品安全与检验、无公害农产品的农药残留安全与检验、农药加工和经营管理工作。就业于各级农业、林业部门;进出口检疫检验部门;海关部门;食品药品安全监管部门;农药生产企业;各级基层农场、林场、森林公园等。    4、机械电子工程    毕业生可到公司企业或科研院所等从事机电一体化产品和系统的设计、制造、使用维护和开发工作;能从事技术经济分析、质量管理和生产组织管理工作。学生毕业半年后的就业率达97.5%。    5、软件工程    中国的软件行业规模不是很大，有些软件企业在软件制作上，也只是采用了关键设计原则一些软件工程的思想，距离大规模的工业化大生产比较还是有一定的差距;原因有管理体制的问题，市场问题，政策问题，也有软件工程理论不全面和不完善的问题。所以软件工程的研究和应用，以及中国软件行业的进一步发展，都需要一定的既有软件工程的理论基础和研究能力，又有一定的实践经验的软件工程科学技术人员来推动。软件工程的前途是光明的。    6、金属材料工程    学生毕业后可从事金属材料的设计制造、材料表面改性以及金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、功能材料等在机械与化工、能源与环境、电子与信息、冶金与矿山、电力与动力和国防建设等领域，以及汽车、石油化工、半导体等行业中的应用，也能从事材料生产组织、技术管理和材料的检测、失效分析等技术监督工作。也可以到高等院校从事研究和教学工作。在硕士或博士研究生阶段可从事材料表面工程技术、航空航天技术、生物医学工程技术等领域的新材料基础理论、设计、制造与分析测试等研究工作。    7、材料科学与工程    本专业的毕业生多进入各钢企、制造企业、汽车厂，以及陶瓷、水泥、家电等企业。就业范围广泛。一般的，材料科学与工程专业金属方向多进入钢企和相关研究院，高分子及非金属方向多进入陶瓷、玻璃、涂料、家电等行业，多属大型国企、军工、民企和科研院校。而材料科学与工程专业中，偏应用的材料加工和其他一些研究方向，相对找工作容易一些。    8、测绘工程    测绘工程专业是一门专业性很强的综合学科，既要有主干学科的支持，又有众多相关学科的支持。培养能掌握空间信息获取、处理、分析、表达与应用的基本原理与方法，掌握现代空间测量技术、数字摄影测量与遥感技术、地理信息系统与地图学的基本理论，具有坚实的数学、外语、计算机应用基础和良好业务素质的高级测绘科技人才。    9、药学    毕业生可以到制药厂和医药研究所从事各类药物开发、研究、生产质量保证和合理用药等方面的工作，药学专业就业方向也有很多人从事药品销售代理。    10、过程装备与控制工程    由于该专业已经渗入到航空、航天、原子能、材料冶金、化工、制药、石油、轻工、环保、食品等领域中真空技术和过程装备的设计与控制等诸多方面。可以说，只要是与化工设备机械有关的单位，该专业的毕业生都可以去就业。与化工设备有关的公司或者企业可分为三类：一类是化工设备制造企业，比如压力容器制造，空分设备制造;第二类是化工厂，该专业的毕业生主要是承担设备管理工作;第三类就是化建公司(专门负责建立化工厂)，毕业生主要负责所建化工厂的整体规划布局以及化工设备的安装工作。

功能材料专业(三)
功能材料专业大学排名

功能材料专业(四)
功能材料简述

功能材料简述

摘要：

近几十年来，世界对材料特别是功能材料的研究热度越来越大，也取得了一些突飞猛进的发展，功能材料不仅是发展信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，而且是改造与提升基础工业和传统产业的基础 ,直接关系到资源、环境及社会的可持续发展。军事通信、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等，都离不开特种功能材料的支撑。这篇论文主要简述了功能材料的分类及进展，并总结了未来几十年的可能发展方向。

关键词： 功能材料 材料 简述 分类 发展

一、定义：

功能材料和结构材料之间并不存在不可逾越的鸿沟, 两者在一定条件下可以互相转化，不少材料既具有结构性， 又具有功能性， 在一些场合将其作结构材料用, 在另一些场合将其作功能材料用, 或者在同一场合既是结构材料又是功能材料， 也是不容忽视的事实 因此, 只能大休上划分两者的界限, 根据它们的基本性能特征，可以认为， 结构材料是以强度、刚度、韧性、硬度、耐磨性、疲劳强度等机械性能为主发展起来的材料，功能材料则是以声、光、电、磁、热等物理性能为主而发展起来的材料。故功能材料可以定义为那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。

二、 一次功能材料与二次功能材料

材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量，经过材料的传输或转换等过程，再作为输出而提供给外部的一种作用。功能材料按其功能的显示过程又可分为一次功能材料和二次功能材料。

（1）、一次功能材料

当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于同一种形式时，材料起到能量传输部件的作用。材料的这种功能称为一次功能。以一次功能为使用目的的材料又称为载体材料。 一次功能材料主要有：

1力学功能如惯性、○粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、高弹性、恒弹性、振动性和防震性；

2声功能如吸音性、隔音性； ○

3 热功能如隔热性、传热性、吸热性和蓄热性； ○

4电功能如导电性、超导性、绝缘性和电阻； ○

5磁功能如软磁性、硬磁性、半硬磁性； ○

6光功能如透光性、○遮光性、反射光性、折射光性、吸收光性、偏振性、聚光性、分光性；

7化学功能如催化作用、吸附作用、生物化学反应、酶反应、气体吸收； ○

8 其它功能如电磁波特性（常与隐身相联系）○、放射性。

（2）、二次功能材料

当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于不同形式时，材料起能量的转换部件作用，材料的这种功能称为二次功能或高次功能。

二次材料主要有：

1光能与其它形式能量的转换, 如光化反应、光致抗蚀、光合成反应、光分解反○

应、化学发光、感光反应、光致伸缩、光生伏特效应、光导电效应；

2电能与其它形式能量的转换，如电磁效应、电阻发热效应、热电效应、光电效○

应，场致发光效应、电光效应和电化学效应；

3磁能与其它形式能量的转换，○如热磁效应，磁冷冻效应、光磁效应和磁性转变；4机械能与其它形式能量的转换，○如压电效应、磁致伸缩、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应、机械化学效应、形状记忆效应和热弹性效应 。

三、 功能材料的分类

从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下四类。

（1）、力学功能材料

主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高结晶材料、超高强材料等。

（2）、化学功能材料

①分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物； ○

2反应功能材料；如高分子试剂、高分子催化剂； ○

3生物功能材料：如固定化菌，生物反应器等。 ○

（3）、物理化学功能材料

1电学功能材料：如超导体，导电高分子等； ○

2光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等； ○

3能量转换材料：如压电材料、光电材料。 ○

（4）、生物化学功能材料

1医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板○

等；

2功能性药物：如缓释性高分子，药物活性高分子，高分子农药等； ○

3生物降解材料 ○

从构成物质的性质可以分为：

（1） 金属功能材料

金属功能材料是开发比较早的功能材料，随着高新技术的发展，一方面促进了非金属材料的迅速发展，同时也促进了金属材料的发展。许多区别于传统金属材料的新型金属功能材料应运而生，有的已被广泛应用，有的具有广泛应用的前景。如形状记忆合金的发现及各种形状记忆合金体系的开发研制，使得这类新型金属材料在现代军事、电子、汽车、能源、机械、宇航、医疗等领域得到广泛的应用。另一方面，非晶态合金由于具有优异的物理、化学性能，是一种极有发展前景的新型金属材料。具有独特性能和用途的新型金属功能材料很多，如超导合金、纳米金属、高温合金、减振合金、储氢、多孔金属、金属磁性材料等。

按材料的成分和加工方法、形态及功能特征， 可将它们分成以下三类：

1精密合金材料是具有特殊物理性能的金属材料， 因其具有特殊精密的成分，需要特殊精○

密的熔炼、浇注、加工和热处理方法而得名。

2特珠形态材料，如果将金属或合金包括某些精密合金制成薄膜、纤维、粉末、多孔、镜面○

等特殊形态， 则可增强原有功能或显示出新的功能。例如用电镀、真空溅射、蒸镀、离子喷镀等方法将磁性合金沉积在非磁性(波动或金属)基板上而形成的极薄膜(数十至数百nm)，其可用于制作计算机的存贮器、逻辑器件等, 具有容量大、速度高等突出优点， 其开关特性比铁氧体快10~100 倍以上。锑艳合金、秘、艳等金属薄膜可用作封入型光电子倍增管的光电面材料。加热到40 0℃左右的金属把或其合金的薄膜， 很容易透过氢气， 而其它气体则几乎完全不能透过，利用这种对氢的选择透过性质，可制成氢的净化装置。

3能量转换材料，能进行能量转换的金属材料(包括某些精密合金和特殊形态材料)， 属于○

二次功能材料。例如，贮氢金属材料，即某些金属或合金在高压低温的氢气中， 能生成金属氢化物而吸藏氢气； 在相反条件下，又可将这些氢气放出。这就是在氢的贮藏和运输方

面独树一格的贮氢合金。还有一些法拉第电磁材料，当光通过被磁化的非活性物质时， 光的偏振面会发生旋转， 这种磁致旋转就是法拉第效应。利用这种磁光效应可制成密度高、容量大、速度快的光贮存器。先将磁膜沉积在透光基片上，再用“ 居里点写象法” 或补偿刚度法” 将信息记录在磁膜上。当以较弱的偏振激光穿过磁膜时， 测出激光偏振面的旋转角， 就可以将所记录的信息解读出来。

（2） 无机功能材料

无机功能材料包括非金属无机晶体， 陶瓷和玻璃，种类繁多， 这里也分三类进行介绍。 1.精密陶瓷材料 ○

这是与传统陶瓷在成分上不同的新陶瓷材料， 一般不含玻璃质和粘土成分，质地致密而均匀，例如具有钙钦矿型晶格结构的钦酸钡。利用其介质常数大、高频损耗小、耐压高的特点， 可作为电容器的重要材料。日本在p b 四元系压电陶瓷中添加Mno 和Sb20 ， 使大功率性能进一步提高， 动应力的线性范围变宽。还发展了一种改性P b TI O陶瓷，用Na 部分置换Pb ，用Mn 和In 部分置换Ti , 采用TIO细粉工艺及埋粉烧结法， 不仅弹性波损耗小， 而且最高使用频率由一般P Z T 陶瓷的10 MHz提高到6 0MHz。还有一些半导体与超导体材料，这里就不在累述。

2特珠形态材料 ○

同金属功能材料中的情况相似， 如将某些无机材料制成薄膜、纤维、粉末、多孔等特殊形态， 也可以产生种种功能， 成为功能材料。例如采用CV D (化学气相沉积)或P V D(物理气相沉积)方法， 可得到薄膜状陶瓷材料， 产生一些有用的功能。用超纯石英等无机材料可制成光导纤维。它弥补了传统光学机械的主要元件一透镜租棱镜的不足。新发展起来的集束型光导纤维， 能原封不动地传送光的位相， 为发展光纤通讯创造了良好条件。光纤通讯不仅传送距离远、容量大、 抗干扰能力强、保密性强， 而且体积小、重量轻, 成本低。 3.能量转换材料 ○

具有能量转换能力的材料有很多，如将热能转换为磁能的材料，可以利用这个特性制作温度传感器。将热能转换为光能的材料，许多陶瓷材料在高温时都具有优良的红外线辐射能力（受热物体的热辐射能与辐射体温度的四次方成正比，随着辐射体温度的升高，辐射波长的峰值向短波方向移动）， 可制成有效的红外线加热元件。将热能转换为电能的材料，那些热敏电阻材料和一些热点元件都是这中材料制作而成。将热能转换为机械能，这个典型的是雅典陶瓷。将电能转换为热能的材料，可以做成坩埚，利用其抗熔融金属浸泡的能力，来熔炼铂 、钯、锗等难熔金属。将热能转换为光能的材料，可以用作光放大器、影响贮存器和发光二极管等。

（3） 有机功能材料

有机功能材料， 特别是合成高分子材料， 在过去几十年， 随着石油化学工业的发展而取得迅速成长。

1.一般功能材料 ○

如B akelite 酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯(PE )、聚苯乙烯(PS ) 、聚丙烯(PP )等具有良好的绝缘性能，可作绝缘件。聚甲基丙烯酸(PMMA )即有机玻璃， 透光性极佳， 可透过99%以上的太阳光， 同时具有与玻璃类似的折射、吸收等功能。聚四氟乙烯俗称塑料王， 几乎能耐所有化学药品的腐蚀， 包括王水。泡沫聚氨脂塑料具有优良的弹性及隔热性， 可作隔热、隔音及吸振材料。

2特殊形态材料 ○

许多有机材料被制成特殊形态后， 也可以显示或增强功能。例如有机薄膜材料可用作偏振光膜、滤光片、电磁传感器、薄膜半导体、接点保护材料、防蚀材料等。尤其是在超细过滤、逆渗透、精密过滤、透析、离子交换等方面获得广泛应用。有机纤维材料可用于二次电子倍

增管或作离子交换纤维。

3能量转换材料 ○

在各种有机能量转换材料中，有机压电材料正在崭露头角。现已实用化的有聚氟化乙烯及其共聚物，它们与无机系压电晶体相比， 压电性是小的，但它们容易加工， 可作成大面积的和弯曲的薄膜， 并且可以只在薄膜的特定部位产生压电性。目前， 有机压电材料已在耳机立体声头戴式话筒、电容式微型话筒和超声波换能器中应用。如果把PZT微粒分散在聚氟化乙烯中，就可以制得兼有高压电性和优良加工性的柔性材。

四、 功能材料的发展前景与展望

材料是人类进步的里程碑，是现代社会文明的支柱。美、欧、日等工业发达国的经济起步是从传统材料—钢铁开始的。现在这些国家传统材料的技术已完善， 产量已饱和。它们的注意力已转向新型材料包括新型功能材料和结构材料。

日本政府把传感器技术、 计算技术、通信技术、 激光技术、 半导体技术列为当代六大关键技术，而这六项技术内物质基础都是功能材料。日本制订了世纪产业基础技术开发计划， 共涉及46个领域，其中13个领域是功能材料，即常温超导材料，非线性光学材料， 强磁性材料， 高分子功能材料，新型功能碳素材料， 功能非晶态材料，精密陶瓷材料，硅化学材料， 新型微电子材料等。

（1）电功能材料包括传统的导电材料， 超导材料， 电阻材料， 半导体材料， 引线框架 材料， 搭焊金属导线， 彩电显象管阴罩带材，阴极材料和电敏感功能材料等。近几年来国外如日本用非晶硅薄膜晶体管有源矩阵驱动实现高分辨率、快速响应的平面液晶显示技术取得了突破性进展。这种显示屏可应用于电视机和电子计算机终端显示，, 它的优点是清晰度高、 工作电压低、 可用电池作电源、电少, 体积小、 重量轻、无软射线等。

（2）磁功能材料包括稀土永磁材料、 铁氧体磁性材料、 硅纲片、粘结磁体、 非晶态软磁材料、铝荃复合磁性材料、磁流体、磁屏蔽材料、 磁记录材料、磁致伸缩材料、 磁致冷材 料、磁敏感功能材料等。

（3）光功能材料包括光反射材料、 光吸收材料、导光光纤材料、 光记录材料、 激光材料、 非线性光学材料、光电转换材料等。目前人类社会正在由微电子时代向光电子时代过渡， 光功能材料在现代科技中将日趋重要。

（4）弹性（声与振动）功能材料。这一类材料涉及形状记忆材料、 超弹性材料、 高弹性 材料、恒弹性材料、 高阻尼减震材料等。

（4） 其他功能材料。如一些特殊功能材料，金属间化合物功能材料，非平衡态功能材料，

生体用金属材料等。

五、 结束语

功能材料是新材料领域的核心，是国民经济、社会发展及国防建设的基础和先导。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，还对我国相关传统产业的改造和升级，实现跨越式发展起着重要的促进作用。

在全球新材料研究领域中，功能材料约占 85 % 。我国对功能材料的发展也很重视，我国高技术(863)计划、国家重大基础研究[973]计划、国家自然科学基金项目中均安排了许多功能材料技术项目（约占新材料领域70%比例），并取得了大量研究成果。

世界各国功能材料的研究极为活跃，充满了机遇和挑战，新技术、新专利层出不穷。发达国家企图通过知识产权的形式在特种功能材料领域形成技术垄断，并试图占领中国广阔的市场，这种态势已引起我国的高度重视。我国在新型稀土永磁、生物医用、生态环境材料、催化材料与技术等领域加强了专利保护。但是，我们应该看到，我国功能材料的创新性研究不够，申报的专利数，尤其是具有原创性的国际专利数与我国的地位远不相称。我国功能材料在系

统集成方面也存在不足，有待改进和发展。 参考文献

[1] 燕战秋 功能材料概论 武汉工学院

[2] 周寿增 王润 功能材料的发展 北京科技大学

[3] 田民波 郭有江 磁性材料发展 物理与工程 2002

[4] Functional Materials and Biomaterials 2007926112

[5] Claus Feldmann Polyol-Mediated Synthesis of Nanoscale Functional Materials

功能材料专业(五)
功能材料

3.1 What is the difference between atomic structure and crystal structure?

10

3.2 What is the difference between a crystal structure and a crystal system? Answer:

The crystal structure refers to the actual particle crystal (atoms, ions or molecules) specific arrangement.It is described by both the geometry and atomic arrangements.The crystal structure’s fundamental structure is called unit cell.

The crystal system according to the classification of the unit cell geometry of crystal structure, is described only in terms of the unit cell geometry.That is, the shape of the appropriate unit cell parallelepiped without regard to the atomic positions in the cell.

For example,face-centered cubic FCC、body-centered cubic BCC 、hexagonal close-packed HCP are crystal structures. However,crystal system consist of seven types,those are : cubic system ; hexagonal crystal system ; trigonal system ; tetragonal system; orthorhombic system;monoclinic system;anorthic system.

3.3 If the atomic radius of aluminum is 0.143nm, calculate the volume of its unit cell in cubic meters.

Answer:

The atoms touch one another across a face-diagonal the

length of which is 4r.

Since the unit cell is a cube, its volume is d3, where a is

the cell edge length.

From the right triangle on the face,

or, solving for a,

d2d2(4r)2

The FCC unit cell volume VC may be computed from

d2r2Here,

VCd3(2r2)316r32

3.4 Show for the body-centered cubic crystal structure that the unit cell edge length a and the atomic radius R are related through

Answer:

a4R/3

From the two right triangles on the face:

So,

a2a2a2(4R)2

3.5 For the HCP crystal structure, show that the ideal c/a ratio is 1.633. Answer: a4R/

23m(asin60)a332ca2()2()a23

ca2a2()232a3

8ca31.633

功能材料专业(六)
功能材料

功能材料

光敏高分子材料

专 业： 学 号： 姓 名：【功能材料专业】【功能材料专业】【功能材料专业】

光敏高分子材料

摘要：光敏高分子材料是光化学和光物理科学的重要组成部分，在光或射线作用下能迅速发生化学变化或物理变化的高分子材料。近年来发展迅速，并在各个领域中获得广泛应用，本文简述了光敏高分子材料的概述、分类及光致变色材料等。

关键词：光敏；材料；分类；光致变色

Abstract: photosensitive polymer materials is an important part of photochemical and photo physical science, under the action of light or rays can quickly polymer materials experiencing chemical or physical change. In recent years has developed rapidly, and used in various fields, this article tries to sketch an overview of the photosensitive polymer materials, classification and photochromic materials.

Keywords: photosensitive; material; classification of photochromic 光敏高分子材料的发展历史

1888年由奥地利植物学家Reinitzer首次发现,在本世纪50年代之前,光敏没能引起科技界的广泛重视。1941年Kargin提出光敏是一种普遍存在的状态,自此人们开始了对光敏的研究。然而其真正作为高强度、高模量的新型材料,是在低分子中引入光敏后才成为可能。这一重大成就首先归功于Flory,他在四十多年前就预言刚棒状高分子能在临界浓度下形成光敏,并在当年得到了证实。七十年代,Du Pont公司著名的纤维Kevlar的问世及其商品化,开创了LCP研究的新纪元。相关光敏的理论也不断发展和完善。然而由于Kevlar是在溶液中形成,需要特定的溶剂,并且在成形方面受到限制,人们便把注意力集中到那些不需要溶剂,在熔体状态下具有光敏性,可方便地注射成高强度工程结构型材及高技术制品的热致性光敏高分子上。1975年Roviello首次报道了他的研究成果。次年Jackson以聚酯PET为主要原料合成了第一个具有实用性的热致性芳香族共光敏,并取得了专利。从此, 光敏高分子材料的开发得到迅猛的发展。至今,LCP已成为高分子学科发展的重要分支学科。光敏高分子则牵涉到高分子科学、材料科学、生物工程等多门学科,而且在高分子材料、生命科学等方面都得到大量应用。

1 光敏高分子材料概述

光敏高分子材料也称为光功能高分子材料，是指在光参量的作用下能够表现出某些特殊物理或化学性能的高分子材料【1】。 如，吸收光能后发生化学变化的光敏高分子材料有：光致刻蚀剂和光敏涂料（发生光聚合、光交联、光降解反应等），光致变色高分子材料（发生互变异构反应，引起材料吸收波长的变化）；吸收光能后发生物理变化的光敏高分子材料有：光力学变化高分子材料（引起材料外观尺寸变化），光导电高分子材料（可增加载流子而导），非线性光学材料（发生超极化而显示非线性光学性质），荧光发射材料（将光能转换为另外一种光辐射形式发出）等。光敏高分子材料是光化学和光物理科学的重要组成部分，近年来发展迅速，并在各个领域中获得广泛应用平【2】。

1.1高分子光物理和光化学原理

许多物质吸收光子以后，可以从基态跃迁到激发态，处在激发态的分子容易发生各种变化。如果这种变化是化学的，如光聚合反应或者光降解反应，则研究这种现象的科学称为光化学；如果这种变化是物理的，如光致发光或者光导电现象，则研究这种现象的科学称为光物理。研究在高分子中发生的这些过程的科学我们分别称其为高分子光化学和高分子光物理【3】。高分子光物理和光化学是研究光敏高分子材料的理论基础。激发能的耗散 激发态分子的激发能，有三种可能转化方式。即：发生光化学反应；以发射光的形式耗散能量；通过其他方式转化成热能，后两种方式称为激发能的耗散。激发能耗散的方式有许多种。光引发剂和光敏剂光引发剂和光敏剂，均能促进光化学反应的进行。但是，光引发剂是吸收光能后跃迁到激发态，当激发态能量高于分子键断裂能量时，断键产生自由基，光引发剂则被消耗；而光敏剂是吸收光能后跃迁到激发态，然后发生分子内或分子间能量转移，将能量传递给另一个分子，光敏剂则回到基态。光引发剂和光敏剂，如同化学反应的反应试剂和催化剂。

2光敏高分子的分类

光敏高分子材料是一种用途广泛、具有巨大应用价值的功能材料，其研究、生产发展的速度都非常快，涉及的领域不断拓展。至目前，主要有以下几类【4】：高分子光敏涂料 ，以可光固化的光敏高分子材料为主要原料的涂料称为高分子光敏涂料。主要特点是不使用溶

剂或极少，固化快等。高分子光刻胶 在光的作用下可以发生光交联（或者光降解）反应，反应后其溶解性能发生显著的变化，而且配合腐蚀工艺，具有光加工性能， 用于集成电路工业的光敏涂料称为光刻胶、高分子光稳定剂 能够大量吸收光能，并且以无害方式将其转化成热能，以阻止聚合材料发生光降解和光氧化反应的高分子材料称为高分子光稳定剂。 高分子荧光（磷光 ）材料在光照射下，将所吸收的光能以荧光（或者磷光）形式发出的高分子材料称为高分子荧光（或者磷光 ）材料【5】。高分子光催化剂在光能转换装置（能够吸收太阳光，并具有能将太阳能转成化学能或者电能的装置）中，起到促进能量转换作用的聚合物称为高分子光催化剂。可用于制造聚合物型光电池和太阳能储能装置。 高分子光导电材料 在光的作用下电导率能发生显著变化的高分子材料称为高分子光导电材料。可以制作光检测元件、光电子器件，以及用于静电复印和激光打印机的核心部件。光致变色高分子材料在光的作用下，吸收波长发生明显变化，从而材料外观颜色发生变化的高分子材料称为光致变色高分子材料。 高分子非线性光学材料在强光作用下表现出明显的超极化性质，具有明显二阶或者三阶非线性光学性质的材料成为高分子非线性光学材料。具有光倍频、电折射控制和光频率调制等性能。高分子光力学材料在光的作用下，发生材料分子结构的变化并引起材料外形尺寸变化，从而发生光控制机械运动，这种材料称为高分子光力学材料【6】。 3光致变色高分子材料

在光作用下能够可逆地发生颜色变化的化合物叫作光致变色化合物或光致变色体【7】。光致变色高分子材料是近年来受到人们瞩目的一种新型功能高分子材料,它适于制造光致变色器件,可以广泛应用于图像显示、光信息储存、可变化密度的滤光、摄影膜板、光转换器件和光开关等领域。光致变色高分子的研究已经成为高分子前沿的一个热点。

3.1光致变色材料的变色原理与分类

进行特定化学反应生成产物(B)，其吸收光谱发生明显的变化；在另一波长(λ2)的光照射下或热的作用下，又恢复到原来的形式：严格意义上的光致变色化合物的主要结构形式有两种【8-9】：1）光致变色材料分子作为侧链基团直接或通过间隔基与主链大分子相联；2）光致变色材料分子作为主链结构单元或共聚单元而形成聚合物。但随着研究的不断深入，变色材料种类和结构形式也不断扩大，也有人认

为将光致变色化合物添加到聚合物中形成聚合物的类型添加进来，但此种形式仍存在广泛争议。光致变色材料【10】发展至今，按照不同判别标准其分类方式多种多样。如果按照材料光反应前后颜色不同分类，可分为正光色性类和逆光色性类两种；而按照变色机理进行分类时，则可分为T类型和P类型；但应用最广泛的分类方法则是按照材料物质的化学成分进行分类，即分为无机化合物和有机化合物两大类。由于无机材料存在光发色及消色速度较慢，且需克服低感光度积热褪色等缺点，因此，现阶段对光致变色材料的研究则主要集中在有机高分子材料方面，如甲亚胺类光致变色高分子、偶氮苯类光致变色高分子、硫堇噻嗪类光致变色高分子、螺吡喃类光致变色高分子、螺嗪类光致变色高分子、俘精酸酐类光致变色高分子、二芳杂环基乙烯类光致变色高分子、苯氧基萘并萘醌类光致变色高分子。同时也在继续探索和发现新的光致变色体系平【11】。

4.结论与展望

光敏高分子材料的研究及其在各个领域中良好的应用性已给社会带来了巨大的益处，同时，科学家们仍在开发新型材料。其中，光致变色夜景高分子和具有光致变色特性的杂多化合物的合成均是当今研究的热点。此外，纳米技术和无机/有机复合技术的发展也为光敏材料的研究注入了新的活力。

参考文献:

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功能材料专业(七)
功能材料120303115

透明陶瓷材料的应用

班级：120303

学号：120303115

专业：金属材料

摘要

绝大多数无机玻璃都可以通过适合的高温热处理从非晶态转化为晶态，这个过程叫析晶，析晶制成的材料叫玻璃陶瓷。透明陶瓷以其优异的综合性能已成为一种新型的、备受瞩目的功能材料。 一般陶瓷是不透明的，但是光学陶瓷像玻璃一样透明，一般陶瓷透明的原因是其内部存在有杂质和气孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透明了。因此如果选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。本文主要讲透明陶瓷的分类，探讨了透明陶瓷的制备工艺，并展望了透明陶的应用前景。自1962年首次报导成功地制备了透明氧化铝陶瓷材料以来,为陶瓷材料开辟了新的应用领域。这种材料不仅具有较好的透明性,且耐腐蚀,能在高温高压下工作,还有许多其他材料无可比拟的性质,如强度高、介电性能优良、低电导率、高热导性等,所以逐渐在照明技术、光学、特种仪器制造、无线电子技术及高温技术等领域获得日益广泛的应用。

关键字:透明陶瓷，氧化物透明陶瓷，非氧化物透明陶瓷，粉末制备，

激光气相法，自蔓延高温合成法，干压成型，静压成型，热压烧结，微波烧结。

透明陶瓷的分类

透明陶瓷材料主要分为氧化物透明陶瓷和非氧化物透明陶瓷两类。

1.1氧化物透明陶瓷

对氧化物透明陶瓷的研究早于对非氧化物透明陶瓷的究，其制备工艺也相对成熟，选用高纯原料，并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷，早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷，后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇、氧化钇-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。

1.2非氧化物透明陶瓷

对非氧化物透明陶瓷的研究是从20世纪80年代开始的。非氧化物透明陶瓷的制备比氧化物透明陶瓷的制备要困难得多，这是由于非氧化物透明陶瓷具有较低的烧结活性、自身含有过多的杂质元素(如氧等)，这些都成为制约非氧化物透明陶瓷实现成功烧结并得到广泛应用的主要因素。现已经成功地制备出了多种透明度很高的非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。

与氧化物透明陶瓷相比，大多数的非氧化物透明陶瓷不仅室温强度高，而且高温力学性能好，此外，还具有优良的抗急冷急热冲击性

能，低的热膨胀系数，较高的机械冲击性能，高的热导率，这些都使得对非氧化物透明陶瓷的研究势在必行。

透明陶瓷的制备工艺

透明陶瓷的制备过程包括制粉、成型、烧结及机械加工的过程。为了达到陶瓷的透光性,必须具备以下条件:(1)致密度高;(2)晶界没有杂质及玻璃相,或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小;(3)晶粒较小而且均匀,其中没有空隙;(4)晶体对入射光的选择吸收很小; (5)无光学各向异性,晶体的结构最好是立方晶系;(6)表面光洁度高。因此,对制备过程中的每一步,都必须精确调控,以制备出良好的透明陶瓷材料。

2.1 粉料制备

透明陶瓷的原料粉有四个要求:(1)具有较高的纯度和分散性;(2)具有较高的烧结活性;(3)颗粒比较均匀并呈球形;(4)不能凝聚,随时间的推移也不会出现新相。传统的粉料制备方法主要有固相反应法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法以及不发生化学反应的蒸发—凝聚法(PVD)和气相化学反应法。除此之外,新的陶瓷制粉工艺也不断的涌现出来,如激光等离子体法、喷雾干燥法和自蔓延法等。

制备粉料的方式对陶瓷的透光性有很大的影响，金属氧化物球磨方法制备粉料,粉料的细度不能得到保证,固相反应时,粉料的活性低,颗粒粗,即使采用热压法烧结,也不易形成高密度的陶瓷,且陶瓷的化学组成和均匀性差。而化学工艺制备粉料的显著特点是能获得纯度、均匀、细颗粒的超微粉,合成温度显著下降,这种粉料制备的陶瓷,其致密度可达理论密度的99.9%或更高。一般的化学方法,包括沉淀法、溶

胶—凝胶法等制备出的原料粉具有高的分散度,从而保证其良好的烧结活性。这是因为高的分散度的颗粒具有较大的表面能,而表面能是烧结的动力,同时用化学方法制备陶瓷原料粉能较好的引入各类添加剂。

激光气相法是利用当光与物质发生相互作用时,物质的原子或分子将吸收某些特定波长的光子而处于激发态,这些激发态的原子或分子进行重新组合,从而发生化学反应的原理,采用合适的光照射反应物分子提供活化能,使其活化。提供能量的方式很多,但在通常的方法中所提供能量的能谱分布很宽,除了采用特种催化剂外,是没有很好的选择性的。由此而导致的化学反应过程往往包含着某些不需要的副反应,从而影响产物的纯度。由于激光单色性好,谱线很窄,光强极高,用激光辐射为反应系统提供能量,可大大改善反应的选择性,提高生成物纯度。在陶瓷粉末的激光合成技术中,所采用的激光器是CO2,其辐射是在红外波段内,其工艺简单,成本较低,产品的质量较高,是很有发展前途的方法之一。

自蔓延高温合成法(SHS)是指对于放热反应的反应物,经外热源点火而使反应启动,利用其放出的热量,使反应自行维持,并形成燃烧波向下传播。其反应物可以是粉末、液体或气体。由于反应的速度极快,产物经过温度骤变的过程,处于亚稳态,粉末的烧结活性高,反应中的高温使易挥发的杂质挥发,从而得到较纯净的产物。

2.2成型技术

透明陶瓷成型可以采用各种方法,如泥浆浇注、热塑泥浆压铸、

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