第10章材料研究新进展 教学提示:新材料,也称先进材料,是指应用先进的科学技术,具有优异性能和使用 功能的新型材料。新材料研究的内容是关于材料成分、组织结构、工艺流程对于材料性 质与用途的影响规律以及它们与工程技术的联系,它的根本任务是利用新的科学原理和 技术设计、合成并制备出具有优异性能的材料。一种新材料已经不是只具有单一功能的 材料,在一定条件下可实现多种功能。从而为高新技术产品的智能化、微型化提供了材 料基础。 教学要求:掌握复合材料、功能材料和纳米材料的基本概念、分类及其基本特点, 解新材料和传统材料的异同点、制备工艺和应用领域 新材料是当前高新技术发展的支柱,现代科学技术,特别是交通、能源、航空航天、 通信、核工程、海洋工程、生物工程等领域的发展,对所需要的结构材料提出了更高的要 求,既希望它们具有良好的综合性能,如低密度、高强度、高刚度、高韧性、高耐磨性和 良好的抗疲劳性能等,又期望它们能够在高温、高压、高真空、强烈腐蚀及辐照等极端环 境条件下服役。新材料发展的重要标志是可以根据产品需要来设计新材料,一改传统上根 据材料的功能来设计产品的观念。这种材料设计可以从材料的组成、结构和工艺设计来实 现其所需功能。一种新材料己经不是只具有单一功能,在一定条件下可实现多种功能。传 统的单一材料,如金属材料、陶瓷材料和高分子材料已远远不能满足上述要求。因此,人 们设法采用某种可能的工艺将两种或两种以上组织结构、物理及化学性质不同的物质结合 在一起,形成一类新的多相材料(即所谓的复合材料),使之既可保留原有组分材料的优点 又可能具有某些新的特性,以扩大结构设计师们的选材余地,从而适应现代高技术发展的 10.1复合材料 材料的复合化是材料发展的必然趋势之一。古代就出现了原始型的复合材料,如用草 茎和泥土作建筑材料;砂石和水泥基体复合的混凝土也有很长历史。19世纪末复合材料开 始进入工业化生产。20世纪60年代由于高新技术的发展,对材料性能的要求日益提高, 单质材料很难满足性能的综合要求和高指标要求。复合材料因具有可设计性的特点受到各 发达国家的重视,因而发展很快,开发出许多性能优良的先进复合材料(成为航空、航天工 业的首要关键材料),各种基础性研究也得到发展,使复合材料与金属、陶瓷、高聚物等材 料并列为重要材料。有人预言,21世纪将是进入复合材料的时代。第 10 章 材料研究新进展 教学提示：新材料，也称先进材料，是指应用先进的科学技术，具有优异性能和使用 功能的新型材料。新材料研究的内容是关于材料成分、组织结构、工艺流程对于材料性 质与用途的影响规律以及它们与工程技术的联系，它的根本任务是利用新的科学原理和 技术设计、合成并制备出具有优异性能的材料。一种新材料已经不是只具有单一功能的 材料，在一定条件下可实现多种功能。从而为高新技术产品的智能化、微型化提供了材 料基础。 教学要求：掌握复合材料、功能材料和纳米材料的基本概念、分类及其基本特点，了 解新材料和传统材料的异同点、制备工艺和应用领域。 新材料是当前高新技术发展的支柱，现代科学技术，特别是交通、能源、航空航天、 通信、核工程、海洋工程、生物工程等领域的发展，对所需要的结构材料提出了更高的要 求，既希望它们具有良好的综合性能，如低密度、高强度、高刚度、高韧性、高耐磨性和 良好的抗疲劳性能等，又期望它们能够在高温、高压、高真空、强烈腐蚀及辐照等极端环 境条件下服役。新材料发展的重要标志是可以根据产品需要来设计新材料，一改传统上根 据材料的功能来设计产品的观念。这种材料设计可以从材料的组成、结构和工艺设计来实 现其所需功能。一种新材料已经不是只具有单一功能，在一定条件下可实现多种功能。传 统的单一材料，如金属材料、陶瓷材料和高分子材料已远远不能满足上述要求。因此，人 们设法采用某种可能的工艺将两种或两种以上组织结构、物理及化学性质不同的物质结合 在一起，形成一类新的多相材料(即所谓的复合材料)，使之既可保留原有组分材料的优点， 又可能具有某些新的特性，以扩大结构设计师们的选材余地，从而适应现代高技术发展的 需求。 10.1 复合材料 材料的复合化是材料发展的必然趋势之一。古代就出现了原始型的复合材料，如用草 茎和泥土作建筑材料；砂石和水泥基体复合的混凝土也有很长历史。19 世纪末复合材料开 始进入工业化生产。20 世纪 60 年代由于高新技术的发展，对材料性能的要求日益提高， 单质材料很难满足性能的综合要求和高指标要求。复合材料因具有可设计性的特点受到各 发达国家的重视，因而发展很快，开发出许多性能优良的先进复合材料(成为航空、航天工 业的首要关键材料)，各种基础性研究也得到发展，使复合材料与金属、陶瓷、高聚物等材 料并列为重要材料。有人预言，21 世纪将是进入复合材料的时代