材料是现代文明的三大支柱之一,已成为人类文明的象征,可以说材料的发展史就是人类文明的发展史。一般来讲,材料分为结构材料,也就是我们平时所说的“传统材料”或“通用材料”,和功能材料。前者通常以使用材料的力学性能为基础,而后者则更注重利用材料在力学性能之外的特定功能,如电、磁、光、声、热、化学以及生物性能。功能材料是现代新型材料的代名词,代表当前新材料发展的趋势。可以认为,当今新材料的发展主要是功能材料的发展。鉴于功能材料在信息技术、能源技术、生物技术等高科技领域以及国防建设中的重要地位,世界各国均十分重视功能材料的研究,其发展势头迅猛,新材料层出不穷,性能也更加五彩缤纷,令人应接不暇,成为经济转型的新兴亮点。在我国,自1986年3月提出国家高技术研究发展计划,亦称863计划,功能材料受到了前所未有的重视。
我们的课程内容涵盖功能材料基础理论、包括概念和分类,结构、性质、加工及应用等方面知识。为条理清晰地讲授上述知识,以便大家系统地了解和掌握功能材料这一群体,有必要对其进行分类。然而,由于功能材料发展迅速,而与之相关的学科发展尚未成熟,所以功能材料本身的范围还不能严格界定,因此对它的分类很难有统一的认识。不管采用哪一种方法,在把千差万别、种类繁多的功能材料分类时,都会遇到这样或那样的困难。所以,在本课程中,为了使知识更具有实用性和直接性,我们并不采用某一种固定的分类方法,而是选取发展较快,成为当今研究热点,且大家较为关心的功能材料进行讲述。或是从材料的功能性入手,介绍具有特定功能的特定材料的用武之地;或是从功能材料的应用领域入手,介绍这些领域发展过程中所涉及到的功能材料,这是我们课程的特色之一。同一种材料在不同的类别重复出现时,我们只做简单提及,不再赘述。根据课时安排,本课程将介绍以下九类功能材料:智能材料、电性材料、磁性材料、光功能材料、化学功能材料、能源材料、生物医用材料、纳米材料和生态环境材料。另外,功能材料的发展历史要比提出其概念的1965年久远得多,大概有两千多年的历史。为了使知识凸显“立体感”,我们在介绍每一类功能材料时,穿插介绍其发展简史和相关的著名科学家,以拉长材料学的时间轴。因为,从历史的发展规律和先驱们永不放弃的探索精神中了解过去、探究未来,是一件既有趣又有意义的事情,让我们在学习知识的同时也向为科学发展和人类进步奉献一生的科学家们致以敬意。如此,可使所学的知识变得丰富、生动起来。这是我们课程的另一特色。
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