新材料研究发展的热点和重点——功能材料

新材料研究发展的热点和重点——功能材料

一 功能材料及其应用

从功能的不同可以分为如下几类：

（1）力学功能：主要是指强化功能材料和弹性功能材料，如高结晶材料，超高强材料等等。

（2）化学功能

分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物。

反应功能材料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。

生物功能材料：如固定化酶，生物反应器等等。

分离功能材料：如分离膜，离子交换树脂、高分子络合物。

反应功能材料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。

生物功能材料：如固定化酶，生物反应器等等。

（3）物理化学功能

电学功能材料：如超导体，导电高分子等。

光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等。

能量转换材料：如压电材料、光电材料等。

（4）生物化学功能

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、骨板等等。

功能性药物：如缓释高分子，药物活性高分子，高分子农药等。

生物降解材料：按功能的显示过程可分为一次功能材料和二次功能材料。

（1）一次功能：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。

力学功能：如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、恒弹性、高弹性、振动性和防震性。

声功能：如隔音性、吸音性。

热功能：如传热性、隔热性、吸热性和蓄热性。

电功能：如导电性、超导性、绝缘性和电阻等。

磁功能：如硬磁性、软磁性、半硬磁性等。

光功能：如遮光性、透光性、折射光性、反射光性、吸光性、偏振光性、分光性、聚光性等。

化学功能：如吸附作用、气体吸附性、催化作用、生物化学反应、酶反应等。

其他功能：如放射性、电磁波特性等等。

2）二次功能：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。二次功能按能量的转换系统可分类如下。

光能和其他形式能量的转换：如光合成反应、光分解反应、光化反应、光致抗蚀、化学发光，感光反应，光致伸缩，光生伏特效应和光导电效应。

电能和其他形式能量的转换：如电磁效应、电阻发热效应、热点效应、光电效应、场致发光效应、电化学效应和电光效应等。

磁能与其他形式能量的转换：如光磁效应、热磁效应、磁冷冻效应和磁性转变等。

机械与其他形式能量的转换：如形状记忆效应、热弹性效应、机械化学效应、压电效应、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应和磁致伸缩等。

二 功能材料应用前景

功能材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。世界各国均十分重视功能材料的研发与应用，它已成为世界各国新材料研究发展的热点和重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。在全球新材料研究领域中，功能材料约占85 %。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。当前国际功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料及材料的分子、原子设计等正处于日新月异的发展之中，发展功能材料技术正在成为一些发达国家强化其经济及军事优势的重要手段。