一、新型材料的特征及分類

新型材料：指那些新近發(fā)展或正在發(fā)展的、具有優(yōu)異性能和應(yīng)用前景的一類材料。

1.新型材料的特征

（1）生產(chǎn)制備為知識(shí)密集、技術(shù)密集和資金密集。

（2）與新技術(shù)和新工藝發(fā)展密切結(jié)合。

如：大多新型材料通過(guò)極端條件（如超高壓、超高溫、超高真空、超高密度、超高頻、超高純和超高速快冷等）形成。

（3）一般生產(chǎn)規(guī)模小，經(jīng)營(yíng)分散，更新?lián)Q代快，品種變化頻繁。

（4）具有特殊性能。

如超高強(qiáng)度、超高硬度、超塑性，及超導(dǎo)性、磁性等各種特殊物理性能。

（5）其發(fā)展與材料理論關(guān)系密切。

2.新型材料的分類

（1）根據(jù)性能與用途分

新型結(jié)構(gòu)材料和功能材料。

①新型結(jié)構(gòu)材料

結(jié)構(gòu)材料是指以力學(xué)性能為主要要求，用以制造各種機(jī)器零件和工程結(jié)構(gòu)的一類材料。新型結(jié)構(gòu)材料具有更高力學(xué)性能（如強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等），能在更苛該介質(zhì)或條件下工作。

②功能材料

指具有特定光、電、磁、聲、熱、濕、氣、生物等性能的種類材料。廣泛用于能源、計(jì)算機(jī)、通信、電子、激光、空間、生命科學(xué)等領(lǐng)域。

（2）根據(jù)材料本性或結(jié)合鍵分

①金屬材料

②元機(jī)非金屬材料

③高分子材料

④復(fù)合材料

二、材料科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

“材料”一詞已延用了數(shù)千年，但“材料科學(xué)”的提出是在20世紀(jì)60年代。材料科學(xué)是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)，研究和發(fā)展材料的目的在于應(yīng)用，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。須經(jīng)合理的工藝流程才能制備出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的材料來(lái)，并通過(guò)批量生產(chǎn)才能成為工程材料。因此，不久就提出了“材料科學(xué)與工程”的名稱。1986年英國(guó)出版的第一部《材料科學(xué)與工程百科全書(shū)》，對(duì)材料科學(xué)與工程作了如下定義：材料科學(xué)與工程是研究有關(guān)材料組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝流程、性能和用途的關(guān)系及知識(shí)的產(chǎn)生與運(yùn)用。

換句話說(shuō)，提出了材料科學(xué)與工程的四要素：材料組成與結(jié)構(gòu)、材料性能、材料合成生產(chǎn)流程和材料使用效能。

其關(guān)系如圖0-1所示。

圖0-1　材料科學(xué)與工程四要素及之間關(guān)系

材料，特別是新型材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。對(duì)新一代材料的要求是：

（1）材料結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合。

（2）開(kāi)發(fā)智能材料。智能材料必須具備對(duì)外界反應(yīng)能力達(dá)到定量的水平。目前的材料還停留在機(jī)敏材料水平上，機(jī)敏材料只能對(duì)外界有定性的反應(yīng)。

（3）材料本身少無(wú)污染，生產(chǎn)過(guò)程少污染，且能再生。

（4）制造材料能耗少，本身能創(chuàng)造新能源或能充分利用能源。

材料科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)：

（1）研究多相復(fù)合材料。

指兩個(gè)或三個(gè)主相都在一個(gè)材料之中，如多相復(fù)合陶瓷材料，多相復(fù)合金屬材料，多相復(fù)合高分子材料，金屬—陶瓷、金屬—有機(jī)物等。

（2）研究并開(kāi)發(fā)納米材料。

①把納米級(jí)晶粒混合到材料中，以改善材料脆性。

②利用納米材料本身的獨(dú)特性能。

（3）開(kāi)發(fā)機(jī)敏材料

機(jī)敏材料能同時(shí)感知外界環(huán)境或參數(shù)變化和驅(qū)動(dòng)雙重功能。機(jī)敏材料還包括具有：熱敏感、光敏感、化學(xué)敏感及電磁敏感等功能的材料。

（4）研究開(kāi)發(fā)生物醫(yī)學(xué)材料（生物材料）

指和生物系統(tǒng)結(jié)合，以診斷、治療或替換機(jī)體中的組織、器官或增進(jìn)其功能的材料。

（5）材料制備工藝、檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用于材料領(lǐng)域的研究。

現(xiàn)化化制備工藝往往與極端條件密切聯(lián)系，如利用空間失重進(jìn)行晶體生長(zhǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)、

強(qiáng)沖擊波、超高壓、超高真空及強(qiáng)制冷都將成為材料制備的有效手段。

檢測(cè)是控制工藝流程及產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段，要求高精度、高靈敏度與高穩(wěn)定性。