绪论 材料分类
? 按物理性质可分为：导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁性材料、透光材料、高
强度材料、高温材料、超硬材料等。
? 按物理效应分为：压电材料、热电材料、铁电材料、非线性光学材料、磁光材料、
电光材料、声光材料、激光材料等。
? 按用途分为：电子材料、电工材料、光学材料、感光材料、耐酸材料、研磨材料、
耐火材料、建筑材料、结构材料、包装材料等。
按化学组成（或基本组成）分类：
? 金属材料
? 无机非金属材料
? 高分子材料（聚合物） ? 复合材料
金属材料是由化学元素周期表中的金属元素组成的材料。可分为由一种金属元素构成的单质（纯金属）；由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成的合金。合金又可分为固溶体和金属间化合物。
无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料。是除金属材料、高分子材料以外所有材料的总称。它与广义的陶瓷材料有等同的含义。无机非金属材料种类繁多，用途各异，目前还没有统一完善的分类方法。一般将其分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。
特种陶瓷是用于各种现代工业及尖端科学技术领域的陶瓷制品。包括结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷主要用于耐磨损、高强度、耐高温、耐热冲击、硬质、高刚性、低膨胀、隔热等场所。功能陶瓷主要包括电磁功能、光学功能、生物功能、核功能及其它功能的陶瓷材料。
? 常见高温结构陶瓷包括：高熔点氧化物、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物。 ? 功能陶瓷包括:装置瓷（即电绝缘瓷）、电容器陶瓷、压电陶瓷、磁性陶瓷（又称为
铁氧体）、导电陶瓷、超导陶瓷、半导体陶瓷（又称为敏感陶瓷）、热学功能陶瓷（热释电陶瓷、导热陶瓷、低膨胀陶瓷、红外辐射陶瓷等）、化学功能陶瓷（多孔陶瓷载体等）、生物功能陶瓷等。
传统的无机非金属材料 之二：玻璃
玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。根据其形成网络的组分不同可分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等，其网络形成剂分为SiO2、B2O3和P2O5。习惯上玻璃态材料可分为普通玻璃和特种玻璃两大类。
普通玻璃是指采用天然原料，能够大规模生产的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微晶玻璃、光学玻璃和玻璃纤维等。
? 特种玻璃（亦称为新型玻璃）是指采用精制、高纯或新型原料，通过新工艺在特殊
条件下或严格控制形成过程制成的一些具有特殊功能或特殊用途的玻璃。
特种玻璃包括SiO2含量在85%以上或55%以下的硅酸盐玻璃、非硅酸盐氧化物玻璃（硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、碲酸盐、铝酸盐及氧氮玻璃、氧碳玻璃等）、非氧化物玻璃（卤化物、氮化物、硫化物、硫卤化物、金属玻璃等）以及光学纤维等。
根据用途不同，特种玻璃分为防辐射玻璃、激光玻璃、生物玻璃、多孔玻璃、非线性光学玻璃和光纤玻璃等。
传统的无机非金属材料 之三：水泥
水泥是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。
水泥的种类很多，按其用途和性能可分为：通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类；按其所含的主要水硬性矿物，水泥又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥以及以工业废渣和地方材料为主要组分的水泥。
通用水泥为大量土木工程所使用的一般用途的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥等 专用水泥指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥等
? 特性水泥则是某种性能比较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐
水泥、中热硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。
传统的无机非金属材料之四：耐火材料
耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。它是为高温技术服务的基础材料。尽管各国对其定义不同，但基本含义是相同的，即耐火材料是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及用作工业高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。
? 按矿物组成分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含
碳质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；
按制造方法分为天然矿石和人造制品； 按形状分为块状制品和不定形耐火材料
? 按热处理方式分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品； 有机高分子材料（高聚物）
高聚物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。高聚物的种类繁多，性能各异，其分类的方法多种多样。按高分子材料来源分为天然高分子材料和合成高分子材料；按材料的性能和用途可将高聚物分为橡胶、纤维、塑料和胶粘剂等。 复 合 材 料
复合材料是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组合而成。复合材料是多相材料，主要包括基本相和增强相。基体相是一种连续相材料，它把改善性能的增强相材料固结成一体，并起传递应力的作用；增强相起承受应力（结构复合材料）和显示功能（功能复合材料）的作用。复合材料既能保持原组成材料的重要特色，又通过复合效应使各组分的性能互相补充，获得原组分不具备的许多优良性能。
根据材料的性能分类
根据材料在外场作用下其性质或性能对外场的响应不同，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（强度和韧性等），用于结构目的的材料。这种材料通常用来制造工具、机械、车辆和修建房屋、桥梁、铁路等。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、工程塑料等传统的结构材料（一般结构材料）以及高温合金、结构陶瓷等高级结构材料。
功能材料是具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化的功能，被用于非结构目的的高技术材料。
信息材料是指用于信息的探测、传输、显示、运算和处理的光电信息材料。信息材料主要包括信息的监测和传感（获取）材料、信息的传输材料、信息的存储材料、信息的运算和处理材料。
能源材料是指能源工业和能源技术所使用的材料，按使用目的不同分为新能源材料、节能材料和储氢材料等。新能源材料包括增值堆用核材料、聚变堆材料、太阳能电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅等）；节能材料包括非晶体金属磁性材料（用作变压器铁芯的Fe-Mn-B-Si合金）和超导材料（Nb-Ti、Nb-Sn巨型磁体用材料）；储氢材料，以及高比能电池（如钠硫电池）等。目前钠硫电池的比能量达137W.h/Kg，而铅蓄电池的比能量只有30W.h/Kg。 材料按结晶状态分类
? 单晶材料是由一个比较完整的晶粒构成的材料，如单晶纤维、单晶硅；
? 多晶材料是由许多晶粒组成的材料，其性能与晶粒大小、晶界的性质有密切的关系。 ? 非晶态材料是由原子或分子排列无明显规律的固体材料，如玻璃、高分子材料。 准晶材料是指准周期性晶体材料的简称，准晶仍然是晶体，准晶中的原子分布有严格的位置序，但位置序无周期性，即没有周期性平移对称关系，在准晶材料中存在不符合传统晶体学的五次、八次、十二次对称轴。
准晶从结构角度看是一种新的物质形态，但实际上它们仅在特定的金属合金中形成，是成分范围较窄的金属间化合物。
? 材料的性质是指材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应，主要决定于材料的组成
与结构。
使用性能是材料在使用状态下表现的行为，它与材料设计、工程环境密切相关。实用性能包括可靠性、耐用性、寿命预测及延寿措施等。
? 合成与制备过程包括传统的冶炼、铸锭、制粉、压力加工、焊接等，也包括新发展
的真空溅射、气相沉积等新工艺，使人工合成材料如超晶格、薄膜材料成为可能。
材料成分和组织结构的检测手段
? 光学显微镜
? 高分辨率的电子显微镜 ? 隧道扫描显微镜 ? 俄歇能谱仪 ? X射线衍射仪
? 红外光谱及紫外光谱 新材料发展趋势
? 高分子材料。资源丰富、原料广，轻质、高强，成形工艺简易。提高工作温度是研
制的重要课题。各种塑料、合成橡胶和合成纤维将有很大发展，成为重要的新材料。 ? 特种陶瓷。高强高温结构陶瓷、电工电子功能陶瓷和复合陶瓷是新材料中普遍注
重的发展方向。
? 功能材料。这是新材料中发展很快的一个重要方向，如半导体、激光、红外、超
导、电子、磁性、发光、液晶、换能、传感材料等，品种繁多，前景广阔。
? 能源材料。太阳能、磁流体发电、氢能等新能源发展，同时促进了各种高温热、储
能、换能材料的发展。
? 高性能、高强度结构材料。
? 复合材料。纤维增强型、弥散粒子型、叠层复合型复合材料以及碳纤维、石墨纤
维、硼纤维、金属纤维、晶须的研制发展，将使被称为\世纪材料\复合材料更放光彩。
? 金属新材料。非晶态金属(金属玻璃)、记忆合金、防振合金、超导合金和金属氢等。 ? 极限材料。在超高压、超高温、超低温、超高真空等极端条件下应用和制取的各种
材料。如超导、超硬、超塑性、超弹性、超纯、超晶格膜等材料。
? 原子分子设计材料。这是在材料科学深入研究的基础上，对表面、非晶态、结构
点阵与缺陷、固态杂质、非平衡态、相变以及变形、断裂、磨损等领域研究探索的发展方向，以期获得原子、分子组成结构按性能要求设计的新材料。
? 稀土材料。稀土金属在激光、荧光、磁性、红外、微波、核能、特种陶瓷以及化
工材料中，有奇异的性能，稀土材料已成为重要的开发领域。我国稀土资源储量居世界首位，因此稀土的开发对我国更为重要
材料的地位和作用
材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的物质基础和技术先导。
? 材料是全球新技术革命的四大标志之一（新材料技术、新能源技术、信息技术、生
物技术）。
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