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一、材料的分類

固體材料依據(jù)化學組合和原子結構通常被分為3個基本類型：金屬、陶瓷和聚合物，并且大部分都有自己的分組。此外，還有一種復合材料，這種材料是由兩種或多種不同的材料設計組成而成。接下來我們解釋下這些材料分類方式和典型特征。還有一類材料為先進材料，這種材料用于高科技應用，如半導體、生物材料、智能材料、納米材料。

（1）金屬

金屬是一種或多種金屬元素組成的，液經(jīng)常含有一些相對較小的非金屬元素。金屬或合金中原子應非常有序的方式排列，與陶瓷和聚合物相比，原子相對密集。從力學性能上看，這些材料具有相對較好的剛度。強度、延展性、抗斷裂性，這使它們在結構應用上可以得到廣泛的使用。金屬材料有大量不固定的電子，也就是說這些電子沒有被綁定在特定的原子上。金屬的許多性能都直接歸功于這些電子。

（2）陶瓷

陶瓷是由金屬元素與非金屬元素符合而成的，它們往往大多為氧化物、氮化物和碳化物。從立足我行為上講，陶瓷材料相對比較堅硬——剛度和強度可以與那些金屬相媲美。從以往看，陶瓷非常脆并且非常易碎。但是，新型陶瓷的抗斷裂性已被設計改進，這些材料應用于廚具。餐具，甚至汽車發(fā)動機部件。此外，陶瓷材料通常隔絕熱通道和電通道，并且比金屬和高分子材料更耐高溫、更適應惡劣環(huán)境。對于光學性能，陶瓷可以是透明的、半透透明的或是不透明的，并且一些氧化物陶瓷可表現(xiàn)出磁性。

（3）聚合物

聚合物包括常見的塑料和橡膠材料。許多聚合物是以碳，氫和其他非金屬元素為基礎的有機化合物。此外，聚合物往往是以碳原子為主鏈的巨大分子鏈狀結構。這些材料通常具有較低的密度，與金屬和陶瓷材料相比，它們既不堅硬，也不如其他類型材料強度高。但是由于其密度低，很多時候單位質(zhì)量的剛度和硬度可與金屬和陶瓷相媲美。

（4）復合材料

復合材料是由兩種前面所討論的材料組成的。復合材料的設計目的是為了在不同材料結合后產(chǎn)生獨特的性能，這種性能是任意單一材料所不具有的，并且復合材料也將復合之前的才考的組好性能聯(lián)合組合體現(xiàn)出來。不同的金屬，陶瓷和聚合物組合了各種類型的符合材料。此外，有些天然存在的材料也是符合材料。

二、先進材料

用于高科技的材料有時被稱為先進材料。在高科技水平下，我們可以用相對復雜、深奧的原理來設計一種可以操作或運行的裝置或產(chǎn)品，這些先進材料的典型的傳統(tǒng)材料，但是它的性能已得到提升，而且經(jīng)過新開發(fā)后具有更高的性能。并且這些材料可能時各種類型的材料，通常成本非常昂貴。先進材料可能包括半導體，生物材料和我們稱為“材料的未來”的材料。

（1）半導體

半導體具有介于導體與絕緣體之間的電學性能，這些材料的電學性能對每分鐘通過材料的雜質(zhì)原子濃度非常敏感，并且它的濃度在非常小的空間區(qū)域內(nèi)可以控制。半導體使集成電路的存在稱為可能，在過去的30年徹底改變了電子工業(yè)和計算機工業(yè)。

（2）生物材料

生物材料用于制作植入人體中的仿生元件，以取代病變或受損的身體部位，這些材料必須無毒，并且必須與身體組織兼容。

（3）智能材料

智能材料是一種先進的新型材料，這種材料相對許多技術有重要的影響，目前正處于發(fā)展階段。形容詞智能意味著這種材料能感受到環(huán)境的變化，并且對這種變化產(chǎn)生預定的反應方式，這種特點也經(jīng)常在生物體中發(fā)現(xiàn)。

一個智能材料的組成包括某些類型的傳感器和另一個執(zhí)行器。為了響應溫度、電場或磁場的變化，執(zhí)行器可能會被要求改變形狀，位置，自然頻率或傳統(tǒng)材料。

（4）納米材料

有一種新的材料類，它具有吸入引入的性能和巨大的技術前途，這種材料是納米材料。納米材料可以是4種基本材料——金屬、陶瓷、聚合物、符合材料中的任何一種。然而與這些材料不同，它們不以區(qū)分化學性質(zhì)為基礎，而是大小。用納米這個前綴表示的這些材料實際結構尺寸大約為1nm，且小于100nm。

三、總結

材料科學的一個方面是研究材料結構與性能之間存在的關系。由材料的結構，我們知道材料內(nèi)部成分是如何組成的。結構元素包括亞原子、原子、微觀組織和宏觀組織。對于材料的設計、生產(chǎn)及使用，有4個因素要考慮——工藝、結構、性能和應用。材料的應用取決于它的性能，材料的結構決定其性能，此外，材料的機構視其工藝而定。材料選擇的3個重要準則：適應材料的服役條件，生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的性能衰退，以及制造產(chǎn)品的成本。在化學與原子結構的基礎上，材料通常分為3類：金屬，陶瓷和聚合物。此外，復合材料由兩種以上不同材料類型組成。