新材料界定与分类
外还提供其它物理、化学、生物等性能的复合材料。包括压电、导电、雷达隐身、永磁、光致变色、吸声、阻燃、生物自吸收等种类繁多的复合材料,具有广阔的发展前途。未来的功能复合材料比重将超过结构复合材料,成为复合材料发展的主流。
未来复合材料的研究方向主要集中在纳米复合材料、仿生复合材料、和发展多功能、机敏、智然复合材料等领域。
生态环境材料
生态环境材料是在人类认识到生态环境保护的重要战略意义和世界各国纷纷走可持续发展道路的背景下提出来的,是国内外材料科学与工程研究发展的必然趋势。一般认为生态环境材料是具有满意的使用性能同时又被赋予优异的环境协调性的材料。
这类材料的特点是消耗的资源和能源少,对生态和环境污染小,再生利用率高,而且从材料制造、使用、废弃直到再生循环利用的整个寿命过程,都与生态环境相协调。主要包括:环境相容材料,如纯天然材料(木材、石材等)、仿生物材料(人工骨、人工器脏等)、绿色包装材料(绿色包装袋、包装容器)、生态建材(无毒装饰材料等);环境降解材料(生物降解塑料等);环境工程材料,如环境修复材料、环境净化材料(分子筛、离子筛材料)、环境替代材料(无磷洗衣粉助剂)等。
生态环境材料研究热点和发展方向包括再生聚合物(塑料)的设计、材料环境协调性评价的理论体系、降低材料环境负荷的新工艺、新技术和新方法等。
生物医用材料
生物医用材料是一类用于诊断、治疗或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料,是材料科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且与患者生命和健康密切相关。近10多年以来,生物医用材料及制品的市场一直保持20%左右的增长率。
生物医用材料按材料组成和性质分为医用金属材料、医用高分子材料、生物陶瓷材料和生物医学复合材料等。金属、陶瓷、高分子及其复合材料是应用最广的生物医用材料。按应用生物医用材料又可分为可降解与吸收材料、组织工程材料与人工器官、控制释放材料、仿生智然材料等。
生物医用材料的研究和发展方向主要为:
(1) 改进和发展生物医用材料的生物相容性评价
(2) 研究新的降解材料
(3) 研究具有全面生理功能的人工器官和组织材料
(4) 研究新的药物载体材料
(5) 材料表面改性的研究
智能材料
20世纪80年代中期人们提出了智能材料(Smart Materials或者Intelligent Material System)的概念:智能材料是模仿生命系统,能感知环境变化并能实时地改变自身的一种或多种性能参数,作出所期望的、能与变化后的环境相适应的复合材料或材料的复合。
智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。它的设计与合成几乎横跨所有的高技术学科领域。构成智然材料的基本材料组元有压电材料、形状记忆材料、光导纤维、电(磁)流变液、磁致伸缩材料和智然高分子材料等。
智然材料的出现将使人类文明进入一个新的高度,但目前距离实用阶段还有一定的距离。今后的研究重点包括以下六个方面:
(1) 智能材料概念设计的仿生学理论研究
(2) 材料智然内禀特性及智商评价体系的研究
(3) 耗散结构理论应用于智能材料的研究
(4) 机敏材料的复合-集成原理及设计理论
(5) 智能结构集成的非线性理论
(6) 仿人智然控制理论
高性能结构材料
结构材料指以力学性能为主的工程材料,它是国民经济中应用最为广泛的材料,从日用品、建筑到汽车、飞机、卫星和火箭等,均以某种形式的结构框架获得其外形、大小和强度。钢铁、有色金属等传统材料都属于此类。高性能结构材料一般指具有更高的强度、硬度、塑性、韧性等力学性能,并适应特殊环境要求的结构材料。包括新型金属材料、高性能结构陶瓷材料和高分子材料等。
当前的研究热点包括:高温合金、新型铝合金和镁合金、高温结构陶瓷材料和高分子合金等。
新型功能材料
功能材料是指表现出力学性能以外的电、磁、光、生物、化学等特殊性质的材料。除前面介绍过的信息、能源、纳米、生物医用等材料外,新型功能材料主要还包括高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等。
当前的研究热点包括:纳米功能材料、纳米晶稀土永磁和稀土储氢合金材料、大块非晶材料、高温超导材料、磁性形状记忆合金材料、磁性高分子材料、金刚石薄膜的制备技术等。
化工新材料
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