功能材料 functional material

具有独特的物理性质、化学性质或生物功能,主要用于功能器件的一类材料。在电、磁、声、光、热等方面具有特殊性质,或者在起作用下表现出特殊的功能。
功能材料主要有磁性材料(硬磁、软磁、磁流体等)、电子材料(半导体、绝缘、超导、介电等材料)、信息记录材料(磁记录、光记录等)、光学功能材料(特种光学玻璃、发光、感光、吸波、光纤、激光材料等)、敏感材料(压敏、光敏、热敏、湿敏、气敏等)、能源材料(核燃料、炸药、推进剂、太阳能光电转换材料、储能材料等),还有阻尼材料、形状记忆材料、生物技术材料、催化材料、特种功能薄膜材料等。

功能材料的物理特性往往取决于材料内部的微结构、电子状态或原子核结构,因此和材料科学及近代物理学有密切关系。和结构材料不同,功能材料常用于制造各种装备中的具有特种功能的核心部件,在自动控制、电子、通信、能源、交通、冶金、化工、精密机械、仪器仪表、航空航天、国防等部门均有重要的用途。高新技术的发展在很大程度上依赖于新的性能更高的功能材料。

功能材料品种繁多(包括金属、无机非金属、高分子材料和复合材料的各种功能材料),应用广泛,发展迅速,为国际上研究与开发的重点。世界上每年都有几万种功能材料出现。功能材料的品种规格多、形状差异大、尺寸精度要求高,成品包括带、棒、丝、板、块、管、粉末、薄膜等。其中薄膜材料往往能发挥出材料的功能,又容易和微电子材料集成或紧密加工,受到特别重视。

功能材料对制各技术、性能控制和质量检测等都有十分严格的要求,往往需要综合利用现代先进科学技术成就。
生产手段除常规的制备、成型加工方法外,还广泛使用各种新工艺方法,如熔体快淬、注射成型、机械合金化、物理气相沉积、化学气相沉积、分子束外延(MBE)、金属有机化合物气相沉积(MOCVD)和离子注入等。通过对物体在微小尺度上的排列加以控制(如纳米材料),特别是对精确控制到分子、原子尺度的“原子工程”,使材料出现了许多优异性能。在极端条件下,如在超高真空、超高压、强磁场、强冲击波以及强制冷条件下制备的材料,也可以获得特殊功能。
功能材料的发展方向是小型化、多功能化、高性能化、复合化、精细化、智能化和低成本化。许多功能材料的合成制备与器件的制造可在一个工序同时进行,所以在材料合成的同时制造出器件来。设计、材料、工艺、元器件一体化也是一个重要的发展方向。
摘自:《中国大百科全书(第2版)》第7册,中国大百科全书出版社,2009年