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1、我们身边的功能材料,目录 功能材料的简介 身边的功能材料 储氢材料 功能材料的展望,功能材料的简介,功能材料的简介,功能材料是指具有特殊物理性能、化学性能、生物性能的一类材料，能将光、声、磁、热、压力、位移、角度、重量、速度、生物能、化学能等转化为电信号，从而实现对能量和信号的转换、吸收、存储、发射、传送、传感、控制和处理等功能。,功能材料的简介,表1 功能材料应用领域,身边的功能材料 金属功能材料,高温合金：可以在6001200高温环境下正常工作的金属材料，主要应用于舰艇、火箭、核反应堆。以铁、镍、钴为基体，在高温下有较高的强度，良好的疲劳性能、断裂韧度以及强的抗氧化性和抗热腐蚀性能，且有良
2、好的组织稳定性和可靠的使用性等综合性能，具有良好的应用前景； 弹性合金：弹性性能在弹性阶段优越于一般材料的合金。其广泛应用于航空、精密仪器仪表和精密机械的弹性元件中。 非晶合金：是指内部不具有周期性的晶体结构的非晶态金属。有这良好的抗腐蚀性和优异的力学特性（强度高、弹性好、硬度高、韧性好、耐磨性好等）。主要有金属-金属型非晶态合金和金属-类金属型非晶态合金。,身边的功能材料 无机功能材料,半导体材料：导电能力在导体和绝缘体之间，是信息技术的基础功能材料。一般分为无机半导体和有机半导体两大类，无机半导体又分为晶体半导体和非晶体半导体。半导体材料广泛应用于计算器、手机电池充电器、喷水泵、路灯、显示
3、器等，是我们身边随处可见的功能材料； 压敏陶瓷：是指一种电阻值对外加电压敏感的电子元件，又称变阻器。其电阻值在一定电流范围内是可变的，随电压的提高，电阻值下降，小的电压增量可以引起很大的电流增量。压敏电阻器广泛应用于电力系统、电子路线和家用电器中，主要功能是作过压保护、高能浪涌吸收和高压稳压等。 光色玻璃：当受紫外线或日光照射时，玻璃由于在可见光区产生光吸收而自动变色，当光照停止时玻璃又可逆的自动恢复到初始的透明状态。这种玻璃就是光色玻璃。人们通常用光色玻璃制作太阳镜、汽车保护玻璃、相机镜头等。,身边的功能材料 有机功能材料,感光性高分子树脂：在光的作用下能迅速发生光化学反应，引起物理和化学变
4、化的离子分子。多用来做光致抗蚀剂、油墨、涂料等。 导电高分子材料：导电率在半导体和导体范围内的高分子材料，质量轻、易成型、电阻率可调。 药用高分子材料：人工合成的具有低毒、高效、长效等特点的药。它们与血液和肌体的相容性很好。 绝热复合材料：利用低热导率延缓热量向内部传导而达到防热的材料。可用于导弹、航天器外表面或内部以及发动机、推进机贮箱的隔热。,储氢材料,储氢原理：,贮氢合金是靠其与氢起化学反应生成金属氢化物来贮氢的。 正向反应：吸氢、放热 逆向反应：释氢、吸热 改变温度与压力条件可使反应按正向、逆向反复进行，实现材料的吸放氢功能。,储氢材料,表2 不同制备方法的优缺点比较,储氢材料,合金性
5、能,微观结构,La-Mg-Ni 系储氢合金有AB3 型、A2B7型。其结构为多种多种结构的复合。,La-Mg-Ni系贮氢合金结构分析,La5Mg2Ni23 系合金结构含有长程堆垛结构特征，沿着c轴密排方向每个AB3 型合金的结构单元可以看作是由一个AB2 晶胞上堆叠一个AB5 晶胞组合而成,其结构可看成是AB5 和AB2 结构单元各占1/3和2/3,储氢材料,合金性能,相组成,La-Mg-Ni系(La0.95Mg0.05Ni3)贮氢合金XRD图谱,储氢材料,合金性能,储氢性能（298K）,（1）储氢量1.6%，大 于LaNi5的1.4% （2）吸放氢压0.1MPa， （3）较宽较平坦的吸放氢平
6、台,研究表明，随着镁含量提高，储氢合金的吸放氢平台压力降低,，吸氢量提高. Mg 含量较高时，平台区域变窄。提高或降低Ni含量，平台压力提高。,热处理对La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金储氢性能的影响,储氢材料 存在问题及展望,存在问题如下： 制备工艺方面：Mg 的挥发量无法预测和控制，造成合金成分不稳定。 电化学性能方面：AB3 型储氢合金储氢量比AB5型合金高，但吸放氢的滞后大，合金大量吸氢后的晶胞膨胀大，使合金迅速粉化；La、Mg 会在碱性电解液中腐蚀溶出。生成没有储氢活性的氢氧化物，导致容量迅速衰减、循环稳定性降低。,储氢材料 存在问题及展望,发展方向 在保持合金高容量的基础上进一
7、步改善其电化学循环稳定性。,实现方法 对合金主体元素多元化取代及调整B/ A 值等方法，改善循环稳定性。 优化合金制备工艺，如采用特殊的制备工艺等。,功能材料的展望,功能材料的发展日新月异，它与结构材料同样重要。从国内外的研究动态来看，功能材料的发展趋势可简单归纳为： 开发高技术所需要的功能材料，特别是尖端领域（如航空航天、分子电子学、高速信息、新能源、海洋技术和生命科学）和在极端条件下工作的（如超高压、超高温、超低温、高烧蚀、高热冲击和高辐射等）高性能功能材料； 功能材料从单一功能向多功能和复合或者综合功能发展，从低级功能（如单一的物理功能）向高级功能（如人工智能、生物功能和生命功能等）发展； 功能材料和器件一体化、高集成化、超微型化、高密极化和超分子化； 完善和发展功能材料检测和评价方法； 功能材料和结构材料兼容。 我们将进一步完善和加强功能材料的应用研究，扩大其应用领域，提高其实用性和使用性，把成熟的研究成果迅速推广，实现生产化。,Thank you！,