材料是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志，人類經(jīng)歷了以石器、青銅器、鐵器為代表的石器時代、青銅器時代、鐵器時代，即將跨入以新型功能材料為代表的網(wǎng)絡(luò)時代和信息時代。材料作為國民經(jīng)濟(jì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)之一，日益向復(fù)合化、多功能化、智能化、工藝一體化的方向發(fā)展。材料學(xué)日益成為多學(xué)科交叉滲透的學(xué)科，傳統(tǒng)意義上的金屬材料、有機材料、無機材料及高分子材料的界限正在逐漸消失。
近年來，人們在研究結(jié)構(gòu)材料取得重大進(jìn)展的同時，特別注重對新型功能材料的研究，研究出了一些機敏材料與智能材料。功能材料作為能源、計算機、通信、電子、激光等
材料是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志，人類經(jīng)歷了以石器、青銅器、鐵器為代表的石器時代、青銅器時代、鐵器時代，即將跨入以新型功能材料為代表的網(wǎng)絡(luò)時代和信息時代。材料作為國民經(jīng)濟(jì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)之一，日益向復(fù)合化、多功能化、智能化、工藝一體化的方向發(fā)展。材料學(xué)日益成為多學(xué)科交叉滲透的學(xué)科，傳統(tǒng)意義上的金屬材料、有機材料、無機材料及高分子材料的界限正在逐漸消失。
近年來，人們在研究結(jié)構(gòu)材料取得重大進(jìn)展的同時，特別注重對新型功能材料的研究，研究出了一些機敏材料與智能材料。功能材料作為能源、計算機、通信、電子、激光等現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)，近十年來，新型功能材料已成為材料科學(xué)和工程領(lǐng)域中最為活躍的部分。當(dāng)前，國際功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料及材料的分子設(shè)計和原子設(shè)計等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功能材料技術(shù)正在成為一些發(fā)達(dá)國家強化其經(jīng)濟(jì)與軍事優(yōu)勢的重要手段。從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展到新型生物技術(shù)的進(jìn)步，處處都離不開新材料的進(jìn)步，特別是新型功能材料的發(fā)展和進(jìn)步。世界各國功能材料的研究極為活躍，充滿了機遇和挑戰(zhàn)，新技術(shù)、新專利層出不窮。功能材料不僅對高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動和支撐作用，還對我國相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升級，實現(xiàn)跨越式發(fā)展起著重要的促進(jìn)作用。
功能材料是國民經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展及國防建設(shè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是新材料領(lǐng)域的核心。它涉及信息技術(shù)、生物工程技術(shù)、能源技術(shù)、納米技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)、海洋工程技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。
本書以功能材料為主線，全面系統(tǒng)地介紹了新型功能材料的設(shè)計方法和制備理論，研究了具有電學(xué)功能的材料、具有化學(xué)功能的材料以及生物功能材料等，還介紹了功能復(fù)合材料、具有分離功能的材料等。本書的編寫目的是向讀者介紹功能材料的基本原理和制備方法，使讀者能熟練處理功能材料制備和使用過程中遇到的各種問題，開拓思路，提高分析問題和解決問題的能力。同時，本書結(jié)合華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)的課程設(shè)置，面向高分子材料專業(yè)、復(fù)合材料專業(yè)、材料物理專業(yè)、材料化學(xué)以及無機材料等專業(yè)的本科生和研究生，向讀者介紹了必要的現(xiàn)代功能材料的基礎(chǔ)知識，還從材料學(xué)的角度闡述了未來功能材料的發(fā)展方向。筆者力求深入淺出，著眼于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，拓展其視野，從而達(dá)到提高其創(chuàng)新能力的目的。
施慶鋒、牟海燕、劉延昌、林芳芹、吳凱、周旭、張帝漆等參與了本書部分章節(jié)的編寫工作。本書在編寫過程中還得到了華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院相關(guān)師生的支持和幫助，筆者在此一并表示感謝。本書的出版得到了華東理工大學(xué)優(yōu)秀教材出版基金的資助，在此特別致謝。
本書涉及內(nèi)容廣泛，信息量大，如有不足之處，敬請讀者批評指正。
編者
2014年1月
第1章 功能材料及功能設(shè)計方法
1.1 功能材料的概念和分類
1.1.1 功能材料的概念
1.1.2 功能材料的分類
1.2 功能材料的功能設(shè)計原理和功能設(shè)計方法
1.2.1 無機非金屬功能材料設(shè)計
1.2.2 高分子功能材料設(shè)計
1.3 功能材料的特點
1.3.1 無機非金屬功能材料
1.3.2 功能高分子材料
參考文獻(xiàn)
第2章 電活性高分子材料
2.1 導(dǎo)電高分子材料的定義和分類
2.1.1 聚合物的導(dǎo)電特點
2.1.2 導(dǎo)電高分子材料的分類
第1章 功能材料及功能設(shè)計方法
1.1 功能材料的概念和分類
1.1.1 功能材料的概念
1.1.2 功能材料的分類
1.2 功能材料的功能設(shè)計原理和功能設(shè)計方法
1.2.1 無機非金屬功能材料設(shè)計
1.2.2 高分子功能材料設(shè)計
1.3 功能材料的特點
1.3.1 無機非金屬功能材料
1.3.2 功能高分子材料
參考文獻(xiàn)
第2章 電活性高分子材料
2.1 導(dǎo)電高分子材料的定義和分類
2.1.1 聚合物的導(dǎo)電特點
2.1.2 導(dǎo)電高分子材料的分類
2.2 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料
2.2.1 共軛高聚物的電子導(dǎo)電
2.2.2 電荷轉(zhuǎn)移型聚合物導(dǎo)電材料
2.2.3 金屬有機聚合物
2.2.4 高分子電解質(zhì)的離子導(dǎo)電
2.3 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料
2.3.1 復(fù)合型導(dǎo)電材料導(dǎo)電機理
2.3.2 金屬填充型導(dǎo)電高分子材料
2.3.3 添加炭黑型導(dǎo)電聚合物
2.4 高分子材料的抗靜電
2.4.1 導(dǎo)電機理
2.4.2 制備技術(shù)
2.4.3 抗靜電劑的種類
2.5 導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用
2.5.1 光導(dǎo)電性高分子材料
2.5.2 高分子壓電材料及高分子熱電材料
2.5.3 雷達(dá)吸波材料
2.5.4 顯示材料和導(dǎo)電液晶材料
2.5.5 電導(dǎo)體及其他
參考文獻(xiàn)
第3章 高分子液晶
3.1 高分子液晶概述
3.1.1 高分子液晶的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征
3.1.2 液晶高分子的分類
3.1.3 影響液晶形態(tài)與性能的因素
3.2 高分子液晶的相行為
3.2.1 主鏈型高分子液晶
3.2.2 側(cè)鏈型高分子液晶
3.3 高分子液晶表征
3.3.1 X射線衍射法
3.3.2 核磁共振光譜法(NMR)
3.3.3 介電松弛譜法¨
3.3.4 熱臺偏光顯微鏡法
3.3.5 差熱掃描量熱法以及其他方法
3.4 液晶的性質(zhì)及應(yīng)用
3.4.1 獨特的力學(xué)性能
3.4.2 突出的耐熱性與阻燃性
3.4.3 優(yōu)異的電性能和成型加工性
3.4.4 精密溫度指示材料
3.4.5 在顯示材料方面的應(yīng)用
3.4.6 作為信息儲存介質(zhì)
3.4.7 作為分離材料
3.4.8 高分子液晶的發(fā)展方向
參考文獻(xiàn)
第4章 具有化學(xué)功能的高分子材料
4.1 光功能高分子材料
4.1.1 感光高分子材料
4.1.2 光致變色高分子材料
4.1.3 塑料光導(dǎo)纖維
4.2 高分子催化劑
4.2.1 高分子配位化合物催化劑
4.2.2 固定化酶
參考文獻(xiàn)
第5章 醫(yī)用藥用生物功能材料
5.1 生物醫(yī)用藥用功能材料概述
5.1.1 生物醫(yī)用藥用功能材料的基本性能要求
5.1.2 生物相容性
5.1.3 生物降解吸收材料
5.2 醫(yī)用功能材料的分類與應(yīng)用
5.2.1 醫(yī)用陶瓷
5.2.2 醫(yī)用復(fù)合材料
5.2.3 醫(yī)用高分子材料
5.2.4 醫(yī)用材料的發(fā)展方向
5.3 藥用功能材料的分類及基本性能要求
5.4 聚合型藥理活性高分子藥物及以高分子為載體的藥物
5.4.1 聚合型藥理活性高分子藥物
5.4.2 以高分子為載體的藥物
5.5 微膠囊技術(shù)及高分子藥物送達(dá)體系
5.5.1 微膠囊技術(shù)
5.5.2 高分子藥物送達(dá)體系
參考文獻(xiàn)
第6章 自修復(fù)材料
6.1 機械激勵自修復(fù)材料
6.1.1 液芯纖維自修復(fù)材料
6.1.2 微膠囊自修復(fù)材料
6.1.3 微脈管自修復(fù)材料
6.1.4 超分子網(wǎng)絡(luò)自修復(fù)
6.2 其他激勵自修復(fù)復(fù)合材料
6.2.1 熱激勵自修復(fù)復(fù)合材料
6.2.2 電激勵自修復(fù)復(fù)合材料
6.2.3 射彈激勵自修復(fù)復(fù)合材料
6.2.4 光激勵自修復(fù)復(fù)合材料
6.3 自修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用
6.3.1 陶瓷混凝土基自修復(fù)復(fù)合材料
6.3.2 聚合物基自修復(fù)復(fù)合材料
6.3.3 金屬基自修復(fù)復(fù)合材料
6.3.4 混合磨損自修復(fù)材料
6.3.5 形狀記憶合金增強智能材料結(jié)構(gòu)自修復(fù)
6.3.6 紡織品的自修復(fù)
6.3.7 磁流體密封水介質(zhì)的自修復(fù)
6.3.8 展望
參考文獻(xiàn)
第7章 納米材料
7.1 納米材料及其特性
7.1.1 納米材料簡介
7.1.2 納米材料的特性
7.2 納米材料的結(jié)構(gòu)與性能
7.2.1 納米材料的結(jié)構(gòu)
7.2.2 納米材料的性能
7.3 納米材料的制備技術(shù)
7.3.1 物理方法
7.3.2 化學(xué)方法
7.4 納米材料的應(yīng)用
7.4.1 在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用
7.4.2 在微電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
7.4.3 在化工領(lǐng)域的應(yīng)用
7.4.4 在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
7.4.5 在分子組裝方面的應(yīng)用
7.4.6 在軍事上的應(yīng)用
7.4.7 在其他方面的應(yīng)用
7.4.8 展望
參考文獻(xiàn)
第8章 功能陶瓷材料
8.1 功能陶瓷材料分類
8.2 導(dǎo)電陶瓷
8.2.1 陶瓷的導(dǎo)電性
8.2.2 快離子導(dǎo)體
8.2.3 電熱、電極陶瓷
8.2.4 超導(dǎo)體陶瓷
8.3 介電和鐵電陶瓷
8.3.1 介電性質(zhì)
8.3.2 高頻介質(zhì)瓷
8.3.3 微波介質(zhì)瓷
8.3.4 半導(dǎo)體電容器陶瓷
8.3.5 鐵電陶瓷
8.3.6 反鐵電陶瓷
8.4 壓電陶瓷
8.4.1 壓電陶瓷基本特征
8.4.2 壓電陶瓷材料和工藝
8.4.3 壓電陶瓷的應(yīng)用
8.5 敏感陶瓷
8.5.1 熱敏陶瓷
8.5.2 壓敏陶瓷
8.5.3 氣敏陶瓷
8.5.4 濕敏陶瓷
8.5.5 敏感陶瓷的發(fā)展前景
8.6 磁性陶瓷
8.6.1 磁性陶瓷的分類
8.6.2 磁性陶瓷的特征
8.6.3 磁性陶瓷的應(yīng)用
8.7 激光玻璃陶瓷
8.7.1 激光玻璃陶瓷的激光發(fā)射原理
8.7.2 激光玻璃陶瓷的類別
8.7.3 激光玻璃陶瓷的制備技術(shù)
8.7.4 激光玻璃陶瓷的應(yīng)用
8.8 生物陶瓷材料
8.8.1 惰性生物陶瓷材料
8.8.2 活性生物陶瓷材料
參考文獻(xiàn)
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