三、材料科学技术

1、金属材料

由于金属材料通常集高强度、高刚度、高韧性、高耐磨性以及高耐热性等优点于一身，因而它是其他材料所难以完全取代的。同时，现代高新技术的发展，也深刻地促进了金属材料的进一步发展，拓展了许多有别于传统金属材料的新的发展领域，出现了许多具有独特性能和用途的新型金属材料。

1)非晶态金属合金

新型材料具有许多不寻常的性能：

强韧兼备的力学性能。非晶态合金的强度和硬度能高达400N／mm2，超过了超高强度的工具钢，同时韧性又很好，非晶合金薄带以以反复弯曲180°而不断。

高电阻、低温度系数的电学性能。通常的晶态金属合金的电阻率是随温度升高而升高的，即其电阻温度系数大于零。而非晶态合金的电阻温度系数可以由正到负在很大的范围内变化，因此可望用非晶态合金制备出具有高电阻率和低电阻温度系数的材料：高导磁、低铁损的软磁特性。铁基非晶态合金具有比较高的饱和磁化强度，其矫顽力和损耗都比一般晶态的铁基材料低，可代替变压器的中硅钢片，性能极为优越。非晶态合金的这种高导磁率、高磁感、低铁损、低矫顽力的特征，成为目前金属材料应用广泛，同时研究得最多的重要领域。

耐强酸、强碱腐蚀的化学特性。在晶态金属中，耐腐蚀性能较好的是不锈钢，而许多非晶态合金的耐腐蚀性能比最好的不锈钢还要高出100倍。

2)形状记忆合金

形状记忆合金开创了一种新型的工程连接法，大量应用于工程领域的管接头和紧固件上。如用形状记忆合金加工成内径比需连接的管外径小4％的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8％，装配时将这种套管从液氮中取出，把欲连管从两端插入，当温度升高至常温时，套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式，接触紧密，能防渗漏，装配时间短，远胜于焊接，特别适用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。其次，形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性还可以广泛用于医学领域。

形状记忆合金是一种集感知和驱动双重功能于一体的新型材料，可广泛用于各种自动调控装置。如形状记忆薄膜和细丝，可能成为未来超微型机械手和机器人的理想材料。

3)刚柔相济的超塑性合金

金属合金在特定的情况下(一定的组织结构、一定的温度条件、较慢的应变速率等)可能像麦芽糖一样在外力作用下发生粘滞性变形，达到非常大的变形量而不破裂，这就是金属合金的超塑性现象，可达到百分之几千，而普通结构钢延伸率则仅能达到百分之几十。超塑性现象的实际应用，首先是大大减轻了压力加工设备的重量，简化了工序，节省了能源。其次，超塑性成形，使得许多形状复杂、难以成型的材料及低塑性甚至脆性材料的变型成为可能。再有，在超塑状态下使用固相材料接合时，可以大大降低压接难度，提高压接质量。此外，在超塑状态下变形时，金属的流动性能极好，可获得尺寸精密、公差准确的产品。

2、陶瓷材料

陶瓷材料，是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料，有着悠久的历史。先进陶瓷的出现与现代工业和高技术密切相关，它在许多方面打破了传统陶瓷的概念和范畴。

传统陶瓷的制备工艺比较稳定，对显微结构的要求并不十分严格，而先进陶瓷则必须在粉体的制备、成型、烧结方面采取许多特殊的措施，有时甚至需要采用当代先进技术所能达到的极限工艺条件进行制备，并且对材料的显微结构的控制非常重视；传统陶瓷主要应用于制造日用器和器皿、卫生洁具等生活用品，而先进陶瓷则主要用于工业技术，特别是高技术方面。

因此，无论从材料本身的性能，或是材料所采用的制备技术来看，先进陶瓷已成为陶瓷科学和材料学以及工程技术方面非常活跃、极富挑战性的前沿研究领域。

3、高分子材料

高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。

1)高分子分离膜

高分子分离膜，是用高分子材料制成的具有选择性透明功能的半透性薄膜。

膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化的液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类，现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种，一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。

2)高分子磁性材料

高分子磁性材料，是人类在不断开拓磁与高分子聚合物(合成树脂、橡胶)的新应用领域的同时，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。

高分子磁性材料主要可分为两大类，即结构型和复合型。所谓结构型是指并不添加无机类磁粉而高分子材料本身即具有强磁性；复合型是指添加铁、氮铁或稀土类弱粉于高分子中制成的磁性体。目前具有实用价值的主要是复合型。

3)光功能高分子材料

光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。光功能高分子材料在整个社会的经济生活中正发挥着越来越大的作用。

例如，利用高分子材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性光学材料，像普通的安全玻璃、各种透镜、棱镜等；利用高分子材料的光曲线传播特性，又可以开发出非线性光学元件，如塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维等；而先进的信息储存元件光盘的基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳脂。

利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂；利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电材料和光致变色材料：利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性，可开发出光弹材料，用于研究受力结构材料的内部的应力分布等。