功效质料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功效的质料。。。功效质料涉及面广，，，详细包括光、电功效，，，磁功效，，，疏散功效，，，形状影象功效等等。。。这类质料相关于通常的结构质料而言，，，一样平常除了具有机械特征外，，，还具有其他的功效特征。。。被用于非结构目的的高手艺质料。。。

    一 功效质料及其应用

    从功效的差别可以分为如下几类：

    （1）力学功效：主要是指强化功效质料和弹性功效质料，，，如高结晶质料，，，超高强质料等等。。。

    （2）化学功效

    疏散功效质料：如疏散膜，，，离子交流树脂、高分子络合物。。。

    反应功效质料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。。。

    生物功效质料：如牢靠化酶，，，生物反应器等等。。。

    （3）物理化学功效

    电学功效质料：如超导体，，，导电高分子等。。。

    光学功效质料：如光导纤维、感光性高分子等。。。

    能量转换质料：如压电质料、光电质料等。。。

    （4）生物化学功效

    医用功效质料：人工脏器用质料如人工肾、人工心肺，，，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等等

    功效性药物：如缓释高分子，，，药物活性高分子，，，高分子农药等。。。

    生物降解质料：按功效的显示历程可分为一次功效质料和二次功效质料。。。

    （1）一次功效：当向质料输入的能量和从质料输出的能量属于统一种形式时，，，质料起到能量传输部件的作用，，，质料的这种功效称为一次功效。。。以一次功效为使用目的的质料又称为载体质料。。。

    力学功效：如惯性、粘性、流动性、润滑性、成型性、超塑性、恒弹性、高弹性、振动性和防震性。。。

    声功效：如隔音性、吸音性。。。

    热功效：如传热性、隔热性、吸热性和蓄热性。。。

    电功效：如导电性、超导性、绝缘性和电阻等。。。

    磁功效：如硬磁性、软磁性、半硬磁性等。。。

    光功效：如遮光性、透光性、折射光性、反射光性、吸光性、偏振光性、分光性、聚光性等。。。

    化学功效：如吸附作用、气体吸附性、催化作用、生物化学反应、酶反应等。。。

    其他功效：如放射性、电磁波特征等等。。。

    （2）二次功效：当向质料输入的能量和从质料输出的能量属于差别形式时，，，质料起能量的转换部件作用，，，质料的这种功效称为二次功效或高次功效。。。二次功效按能量的转换系统可分类如下。。。

    光能和其他形式能量的转换：如光合成反应、光剖析反应、光化反应、光致抗蚀、化学发光，，，感光反应，，，光致伸缩，，，光生伏特效应和光导电效应。。。

    电能和其他形式能量的转换：如电磁效应、电阻发热效应、热门效应、光电效应、场致发光效应、电化学效应和电光效应等。。。
磁能与其他形式能量的转换：如光磁效应、热磁效应、磁冷冻效应和磁性转变等。。。

    机械与其他形式能量的转换：如形状影象效应、热弹性效应、机械化学效应、压电效应、电致伸缩、光压效应、声光效应、光弹性效应和磁致伸缩等。。。

    二 功效质料应用远景

    功效质料种类繁多，，，用途普遍，，，正在形成一个规模弘大的高手艺工业群，，，有着十分辽阔的市场远景和极为主要的战略意义。。。天下各国均十分重视功效质料的研发与应用，，，它已成为天下各国新质料研究生长的热门和重点，，，也是天下各国高手艺生长中战略竞争的热门。。。在全球新质料研究领域中，，，功效质料约占85 %。。。我国高手艺(863)妄想、国家重大基础研究[973]妄想、国家自然科学基金项目中均安排了许多功效质料手艺项目（约占新质料领域70%比例），，，并取得了大宗研究效果。。。目今国际功效质料及其应用手艺正面临新的突破，，，诸如超导质料、微电子质料、光子质料、信息质料、能源转换及储能质料、生态情形质料、生物医用质料及质料的分子、原子设计等正处于日新月异的生长之中，，，生长功效质料手艺正在成为一些蓬勃国家强化其经济及军事优势的主要手段。。。

    1.超导质料

    以NbTi、Nb3Sn为代表的适用超导质料已实现了商品化，，，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；；；；SQUID作为超导体弱电应用的规范已在微弱电磁信号丈量方面起到了主要作用，，，其迅速度是其它任何非超导的装置无法抵达的。。。可是，，，由于通例低温超导体的临界温度太低，，，必需在腾贵重大的液氦(4.2K)系统中使用，，，因而严重地限制了低温超导应用的生长。。。

    高温氧化物超导体的泛起，，，突破了温度壁垒，，，把超导应用温度从液氦（4.2K）提高到液氮（77K）温区。。。同液氦相比，，，液氮是一种很是经济的冷媒，，，并且具有较高的热容量，，，给工程应用带来了极大的利便。。。另外，，，高温超导体都具有相当高的上临界场[H c2 (4K)>50T]，，，能够用来爆发20T以上的强磁场，，，这正好战胜了通例低温超导质料的缺乏之处。。。正由于这些由本征特征Tc、Hc2所带来的在经济和手艺上的重大潜在能力，，，吸引了大宗的科学事情者接纳最先进的手艺装备，，，对高Tc超导机制、质料的物理特征、化学性子、合成工艺及显微组织举行了普遍和深入的研究。。。高温氧化物超导体是很是重大的多元系统，，，在研究历程中遇到了涉及多种领域的主要问题，，，这些领域包括凝聚态物理、晶体化学、工艺手艺及微结构剖析等。。。一些质料科学研究领域最新的手艺和手段，，，如非晶手艺、纳米粉手艺、磁光手艺、隧道显微手艺及场离子显微手艺等都被用来研究高温超导体，，，其中许多研究事情都涉及了质料科学的前沿问题。。。高温超导质料的研究事情已在单晶、薄膜、体质料、线材和应用等方面取得了主要希望。。。

    2.医用质料

    作为高手艺主要组成部分的生物医用质料已进入一个快速生长的新阶段，，，其市场销售额正以每年16%的速率递增，，，预计20年内，，，生物医用质料所占的份额将遇上药物市场，，，成为一个支柱工业。。。生物活性陶瓷已成为医用生物陶瓷的主要偏向；；；；生物降解高分子质料是医用高分子质料的主要偏向；；；；医用复合生物质料的研究重点是强韧化生物复合质料和功效性生物复合质料，，，带有治疗功效的HA生物复合质料的研究也十分活跃。。。

    3.能源质料

    太阳能电池质料是新能源质料研究开发的热门，，，IBM公司研制的多层复合太阳能电池，，，转换率高达40%。。。美国能源部在所有氢能研究经费中，，，约莫有50%用于储氢手艺。。。固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，，，要害是电池质料，，，如固体电解质薄膜和电池阴极质料，，，尚有质子交流膜型燃料电池用的有机质子交流膜等，，，都是研究的热门。。。

    4.生态情形

    生态情形质料是20世纪90年月在国际高手艺新质料研究中形成的一个新领域，，，其研究开发在日、美、德等蓬勃国家十分活跃，，，主要研究偏向是：

    1）直接面临的与情形问题相关的质料手艺，，，例如，，，生物可降解质料手艺，，，CO 2气体的固化手艺，，，SOx、NOx催化转化手艺、废物的再资源化手艺，，，情形污染修复手艺，，，质料制备加工中的清洁手艺以及节约资源、节约能源的手艺；；；；

    2）开发能使经济可一连生长的情形协调性子料，，，如仿生质料、情形；；；；ぶ柿稀⒎锇骸⑹薜扔泻ξ镏实奶婊恢柿稀⒙躺轮柿系；；；；

    3）质料的情形协调性评价。。。

    5.智能质料

    智能质料是继自然质料、合成高分子质料、人工设计质料之后的第四代质料，，，是现代高手艺新质料生长的主要偏向之一，，，将支持未来高手艺的生长，，，使古板意义下的功效质料和结构质料之间的界线逐渐消逝，，，实现结构功效化、功效多样化。。。？？？？蒲Ъ以ぱ，，，智能质料的研制和大规模应用将导致质料科学生长的重大革命。。。外洋在智能质料的研发方面取得许多手艺突破，，，如英国宇航公司在导线传感器，，，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情形；；；；英国开发出一种快速反应形状影象合金，，，寿命期具有百万次循环，，，且输出功率高，，，以它作制动器时、反应时间，，，仅为10分钟；；；；在压电质料、磁致伸缩质料、导电高分子质料、电流变液和磁流变液等智能质料驱动组件质料在航空上的应用取得大宗立异效果。。。

    6.能源质料

    固体氧化物燃料电池：固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能源装置，，，比质子交流膜燃料电池有更高的转换效率和节能效果，，，可镌汰二氧化碳排放50%，，，不爆发NOx，，，已成为蓬勃国家重点研究开发的新能源手艺。。。但研究的固体氧化物燃料电池的事情温度达800～900℃，，，其要害部件的质料制备总是成为制约固体氧化物燃料电池生长的瓶颈。。。应突破的要害手艺主要有：
a）高性能电极质料及其制备手艺；；；；
b）新型电解质质料及电极支持电解质隔膜的制备手艺；；；；
c）电池结构优化设计及其制备手艺；；；；
d）电池的结构、性能与表征的研究。。。

    光电转换效率大于18%的硅基太阳能电池商品化：研制出光电转换效率大于18%的低本钱、大面积、可商业化的硅基太阳能电池及其组件。。。

    太阳能的综合使用(光电、热电、热交流)及其与风力发电的耦合手艺：建设总体使用效率达15%的追尾群集光式太阳能光电、热电、热交流系统并适用化，，，建设太阳能综合使用与风力发电耦合的适用型漫衍式地面电站，，，并可并网供电。。。

    7.稀土质料

    稀土催化质料

    稀土永磁质料：突破高性能(N50)、高匀称性、高事情温度、低温度系数的烧结稀土永磁质料和高性能(磁能积20MGOe）粘结稀土永磁质料的工业化要害手艺。。。
高亮度、长寿命白光LED节能照明系统：低本钱、高亮度、长寿命白光LED节能照明系统工业化并进入通俗黎民家庭。。。

    生物医用质料：

    1）生物芯片；；；；

    2）生物兼容性好、可降解或可诱导再生的人体软、硬组织替换质料；；；；

    3）具有分子识别和特异免疫功效的血液净化质料和装置。。。

    生态情形质料

    1）有机膜疏散手艺：海水（或盐碱水）淡化效率达50%的有机膜适用化和工业化。。。

    2）固沙植被质料与手艺；；；；

    3）节能、环保的修建质料及其要害工艺手艺：

    突破日产2000吨的流态化水泥烧成手艺，，，其单位能耗与粉尘排放低于的新型干法工艺；；；；实现纯氧燃烧生产浮法修建玻璃的工业化。。。

    8.特种功效质料

    1）无机疏散催化膜：突破无机疏散催化膜（透氧膜、分子筛膜、透氢膜）的要害制备手艺，，，建设无机疏散催化膜用于自然气催化转化制备合成气和液体燃料、自然气直接转化制备乙烯、生物质质料制备乙醇、自然气制氢等方面的树模性生产装置。。。

    2）大尺寸光学金刚石膜；；；；

    3）有机磁性子料:突破本征有机磁性子料的要害手艺。。。

    4）敏感质料与传感器。。。

    三 我们国家功效质料的生长

    我国很是重视功效质料的生长，，，在国家攻关、“ 863”、“973”、国家自然科学基金等妄想中，，，功效质料都占有很大比例。。。在“九五”“十五”国防妄想中还将特种功效质料列为“国防尖端”质料。。。这些科技行动的实验，，，使我国在功效质料领域取得了丰富的效果。。。在“863”妄想支持下，，，开发了超导质料、平板显示质料、稀土功效质料、生物医用质料、储氢等新能源质料，，，金刚石薄膜，，，高性能固体推进剂质料，，，红外隐身质料，，，质料设计与性能展望等功效质料新领域，，，取得了一批靠近或抵达国际先进水平的研究效果，，，在国际上占有了一席之地。。。镍氢电池、锂离子电池的主要性能指标和生产工艺手艺均抵达了外洋的先进水平，，，推动了镍氢电池的工业化；；；；功效陶瓷质料的研究开发取得了显著希望，，，以片式电子组件为目的，，，我国在高性能瓷料的研究上取得了突破，，，并在低烧瓷料和贱金属电极上形成了自己的特色并实现了工业化，，，使片式电容质料及其组件进入了天下先举行列；；；； 高等钕铁硼产品的研究开发和工业化取得显著希望，，，在某些因素配方和相关手艺上取得了自主知识产权；；；； 功效质料还在“两弹一星”、“四大装备四颗星”等国防工程中作出了举足轻重的孝顺。。。

    天下各国功效质料的研究极为活跃，，，充满了机缘和挑战，，，新手艺、新专利层出不穷。。。蓬勃国家妄想通过知识产权的形式在特种功效质料领域形成手艺垄断，，，并试图占领中国辽阔的市场，，，这种态势已引起我国的高度重视。。。我国在新型稀土永磁、生物医用、生态情形质料、催化质料与手艺等领域增强了专利；；；；。。。功效质料不但是生长我国信息手艺、生物手艺、能源手艺等高手艺领域和国防建设的主要基础质料，，，并且是刷新与提升我国基础工业和古板工业的基础,直接关系到我国资源、情形及社会的可一连生长。。。

    我国国防现代化建设一直受到以美国为首的西方国家的封闭和禁运，，，以是我国国防用要害特种功效质料是不可能依赖入口来解决的，，，必需要走自力自主、自力重生的蹊径。。。如军事通讯、航空、航天、导弹、热核聚变、激光武器、激光雷达、新型战斗机、主战坦克以及军用高能量密度组件等，，，都离不开特种功效质料的支持。。。

    我国经济的快速增添和社会可一连生长，，，对生长新型能源及能源质料具有迫切的需求。。。能源质料是生长能源手艺、提高能源生产和使用效率的要害因素，，，我国现在是天下上能源消耗增添最快的国家，，，同时也是能源紧缺的国家。。。生长电动汽车、使用清洁能源、节约石油资源等政策步伐使得新型能源转换及储能质料的需求一直增添。。。随着电子信息手艺的迅猛生长，，，我国便携式电器如手提电话、条记本盘算机用户每年均以凌驾20%的速率增添，，，形成了一个对小型高能量密度电池的重大社会需求。。。

    随着移动通讯等新一代电子信息手艺的迅速崛起，，，作为一大批基础电子元器件手艺焦点的信息功效陶瓷日益成为我国生长相关高手艺的需求重点。。。凭证5%的天下市场占有率计，，，2010年我国信息功效陶瓷质料及制品的年销售额将达300亿元人民币，，，对信息通讯工业生长具有举足轻重的作用。。。

    我国是一个稀土大国，，，其工业储量占天下总储量的70%以上，，，生长稀土功效质料我国有着奇异的资源优势。。。例如，，，稀土永磁质料全天下的年平均增添率为23%,而我国高达60%，，，稀土在发光、催化等领域的应用也具有辽阔的市场需求。。。

    我国西部还拥有一些储量富厚的资源，，，如稀土、钨、钛、钼、钽、铌、钒、锂等，，，有的工业储量甚至占天下总储量的一半以上，，，这些资源均是特种功效质料的主要原质料。。。研究开发与上述元素相关的特种功效质料，，，拓宽其应用领域，，，取得自主知识产权，，，将大幅度地提高我国相关特种功效质料及制品的国际市场竞争力，，，这对实现西部资源的高附加值使用，，，将西部的资源优势转化为手艺优势和经济优势具有主要意义，，，将有力地支持国家的西部大开发。。。

    随着我国人民生涯质量的进一步改善和提高,我国潜在的生物医用质料市场将很快转化为充满勃勃生气的现实市场,从而创立出重大的社会经济效益，，，成为国民经济的一个支柱工业。。。在未来的五到十年，，，我国经济、社会及国家清静对功效质料有着重大的需求，，，功效质料是关系到我国能否顺遂实现第三步战略目的的要害新质料。。。

    四 教育教学

    1.职业远景：这个专业是在国家新兴工业结构调解下应运而生的，，，有政策支持，，，专业的就业远景不错。。。结业生可以从事与信息手艺、生物工程手艺等相关的新质料开发与应用相关的职业，，，也可在高校、事业部分从事教学、科研事情。。。功效质料在外洋生长迅速，，，新工艺层出不穷，，，相关于古板质料领域，，，就读海内该专业的学生具有较多的出国、读研时机。。。

    2.相近专业：无机非金属质料工程、冶金工程、质料科学与工程、复合质料与工程、焊接手艺与工程、生物功效质料。。。