1.2 功能材料的概念与特点

根据性能不同，材料可分为结构材料和功能材料。

结构材料是指具有抵抗外场作用而保持自己的形状、结构不变的优良力学性能，用于结构目的的材料，通常用来制造工具、机械、车辆和修建房屋、桥梁、铁路等。结构材料是人们熟悉的机械制造材料、建筑材料，包括结构钢、工具钢、铸铁、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等传统结构材料以及高温合金、结构陶瓷等高级结构材料。

功能材料是指以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标的一类材料，是用于非结构目的的高技术材料。在国外，常将这类材料称为功能材料（functional materials）、特种材料（speciality materials）或精细材料（fine materials）。功能材料相对于通常的结构材料而言，除了具有机械特性外，一般还具有其他的功能特性。

结构材料和功能材料的主要区别是结构材料利用材料的力学性能，功能材料利用材料的光、电、磁、热、声等物理、化学性能。但是两者之间没有严格的界限，如铝、铜等既可以做结构件，又可以做导线。

功能材料与结构材料相比，具有以下一些主要特征：

（1）功能材料的功能对应于材料的微观结构和微观物体的运动，这是最本质的特征。

（2）功能材料的聚集态和形态非常多样化。除了晶态外，还有气态、液态、液晶态、非晶态、准晶态、混合态和等离子态等；除了三维立体材料外，还有二维、一维和零维材料；除了平衡态外，还有非平衡态。

（3）结构材料常以材料形式为最终产品，而功能材料有相当一部分是以元件形式为最终产品，即材料元件一体化。

（4）功能材料是利用现代科学技术的多学科交叉的知识密集型产物。

（5）功能材料的制备技术不同于制备结构材料的传统技术，而是采用许多先进的新工艺和新技术，如急冷、超净、超微、超纯、薄膜化、集成化、微型化、密集化、智能化以及精细控制和检测技术等。

材料的特定功能与特定结构是互相联系的。如有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适的热过程，能够回复到变形前的形状，因此出现了形状记忆合金等。

功能材料的概念是由美国贝尔研究所Morton J A博士在1965年首先提出来的，但人类对功能材料的研究和应用远早于1965年，只是其品种和产量很少，且在相当一段时间内发展缓慢。20世纪60年代以来，各种现代技术如微电子、激光、红外、光电、空间、能源、计算机、机器人、信息、生物和医学等技术的兴起，强烈刺激了功能材料的发展。同时，由于固体物理、固体化学、量子理论、结构化学、生物物理和生物化学等学科的飞速发展，以及各种制备功能材料的新技术和现代分析测试技术在功能材料研究和生产中的实际应用，许多新的功能材料不仅已在实验室中研制出来，而且已批量生产并投入使用。现代科学技术的迅猛发展，使得适应高技术的各种新型功能材料如雨后春笋一般不断涌现，它们赋予高技术新的内涵，促进了高技术的发展和应用的实现。

近10年来，功能材料成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分，它每年以5%以上的速度增长，相当于每年有1.25万种新型材料问世。未来世界需要更多的性能优异的功能材料，功能材料正在渗透到现代生活的各个领域。