新材料/結(jié)構(gòu)材料/功能材料
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結(jié)構(gòu)材料是指那些用于建筑物、橋梁、機械等各種結(jié)構(gòu)中的材料，其主要功能是承受和傳遞外力，保證結(jié)構(gòu)或器件的形狀和尺寸穩(wěn)定。根據(jù)主要新材料的發(fā)展方向，將結(jié)構(gòu)材料分為金屬新材料、新型無機非金屬材料、高分子及復(fù)合材料三大類。結(jié)構(gòu)材料在現(xiàn)代社會中應(yīng)用廣泛，無論是高樓大廈、跨海大橋還是航空器、汽車等制造領(lǐng)域，都離不開高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)材料。下面一起來了解一下結(jié)構(gòu)材料的相關(guān)知識。
結(jié)構(gòu)材料是以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，用于制造受力構(gòu)件的材料。這些材料在受到拉伸、壓縮、彎曲、剪切等外力作用時，能夠保持結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，確保構(gòu)件的正常工作。除了力學(xué)性能外，結(jié)構(gòu)材料通常還需要滿足一定的物理和化學(xué)性能要求，如光澤、熱導(dǎo)率、抗輻照、抗腐蝕、抗氧化等。
材料抵抗外力破壞的能力，其作用是確保結(jié)構(gòu)材料在承受設(shè)計荷載時不會發(fā)生破壞，保證結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。
材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，其作用是提高結(jié)構(gòu)材料在沖擊或動態(tài)荷載下的抵抗能力，減少脆性斷裂的風(fēng)險。
材料在受到外力作用時能發(fā)生塑性變形而不破壞的能力，其作用是使結(jié)構(gòu)材料在加工和成形過程中能夠更容易地改變形狀，同時保持材料的完整性。
材料通過焊接方法實現(xiàn)連接的難易程度，其作用是影響結(jié)構(gòu)材料的連接方式和連接質(zhì)量，對結(jié)構(gòu)的整體性能有重要影響。
材料在常溫下彎曲而不產(chǎn)生裂紋或斷裂的能力，其作用是使結(jié)構(gòu)材料在加工過程中能夠適應(yīng)各種彎曲形狀，提高結(jié)構(gòu)的靈活性和適應(yīng)性。
材料通過切削加工方法達到預(yù)定形狀和尺寸的難易程度，其作用是影響結(jié)構(gòu)材料的加工效率和加工成本，對結(jié)構(gòu)的制造過程有重要影響。
材料抵抗化學(xué)或電化學(xué)腐蝕的能力，其作用是延長結(jié)構(gòu)材料的使用壽命，減少因腐蝕導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞和安全隱患。
材料在高溫下保持其力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性的能力，其作用是使結(jié)構(gòu)材料能夠在高溫環(huán)境下正常工作，提高結(jié)構(gòu)的適用性和可靠性。
金屬類材料是指那些主要用于承受機械載荷、構(gòu)成結(jié)構(gòu)主體的金屬材料。它們通常具有良好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，如高強度、高硬度、良好的塑性和韌性等，能夠滿足各種工程結(jié)構(gòu)和機械部件對材料性能的要求，在建筑、橋梁、機械制造、航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。MAI GOO編輯了解到，金屬類材料種類繁多，包括鋼材、鋁合金、鎂合金、?鈦合金、?銅及其合金?、鎳及其合金?、鉛及其合金等。【詳細>>】
新型無機非金屬材料是指具有一系列優(yōu)異綜合性能，如高強、輕質(zhì)、耐磨、抗腐、耐高溫、抗氧化以及特殊的電、光、聲、磁等特性的材料。這些材料在性能上超越了傳統(tǒng)的無機非金屬材料（如水泥、玻璃、陶瓷等大宗建筑材料），展現(xiàn)出更高的強度、硬度、耐腐蝕性和其他優(yōu)異特性。新型無機非金屬材料包括絕緣材料、磁性材料、光學(xué)材料、高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷以及無機復(fù)合材料，在航空航天、電子信息、生物醫(yī)療等多個領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。【詳細>>】
高分子合成材料是一類由人工合成的高分子化合物為主要成分所構(gòu)成的材料，具有質(zhì)輕、強度高、耐磨性好、易加工成型等許多優(yōu)異的性能，在包裝、建筑、交通、電子電器、紡織等多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)來源和性質(zhì)的不同，高分子合成材料可以分為塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料等多種類型。【詳細>>】
在建筑工程中，結(jié)構(gòu)材料如鋼材、混凝土等用于建造房屋、橋梁、道路等基礎(chǔ)設(shè)施，能夠承受荷載，保證建筑物的穩(wěn)定性和安全性。
在橋梁工程中，鋼材的高強度和耐久性使得鋼結(jié)構(gòu)橋梁能夠承受較大的荷載和環(huán)境壓力。鋼結(jié)構(gòu)橋梁的自重輕，且具有良好的抗震性能，能夠保障橋梁的安全性和穩(wěn)定性。
航空領(lǐng)域廣泛應(yīng)用結(jié)構(gòu)材料，如航空器機體、發(fā)動機等部分都需要使用高強度、輕量化的結(jié)構(gòu)材料，常用的航空結(jié)構(gòu)材料包括鋁合金、鈦合金、鎂合金及復(fù)合材料等。
mai goo小編了解到，汽車制造中常用的結(jié)構(gòu)材料主要包括鋼材、鋁合金、鎂合金、塑料材料等。其中，輕量化材料的使用可以減少車輛自重，提高燃油效率，降低排放。
船舶結(jié)構(gòu)通常需要具有足夠的強度和穩(wěn)定性，以抵抗海洋環(huán)境的侵蝕和挑戰(zhàn)。因此，使用高強度、耐腐蝕的結(jié)構(gòu)材料非常重要。常用的船舶結(jié)構(gòu)材料包括鋼材、鋁合金、銅合金和復(fù)合材料等。
| 區(qū)別 | 特點 | 作用 | 應(yīng)用領(lǐng)域 | 材料種類 |
| 結(jié)構(gòu)材料 | 力學(xué)性能優(yōu)異，如高強度、高韌性等。 | 承受載荷，制造各種結(jié)構(gòu)件和零部件。 | 機械制造、建筑工程、交通運輸、航空航天等。 | 金屬新材料、新型無機非金屬材料、高分子及復(fù)合材料。 |
| 功能材料 | 獨特的物理或化學(xué)性能，如導(dǎo)電、導(dǎo)熱、磁性、光學(xué)性能等。 | 在電子、紅外、激光等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。 | 高科技領(lǐng)域，涵蓋電子、新能源、生物醫(yī)學(xué)等，如顯示屏、制版、人體組織修復(fù)。 | 納米功能材料、新能源材料、磁功能材料、電功能材料等。 |
結(jié)構(gòu)材料憑借優(yōu)異的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著科技進步與工業(yè)發(fā)展，其需求持續(xù)增長。特別是在航空航天、汽車制造、高端裝備制造等領(lǐng)域，對高性能結(jié)構(gòu)材料依賴度高，且對材料輕量化、高強度等性能要求更高，這推動了結(jié)構(gòu)材料的創(chuàng)新發(fā)展。
為滿足市場需求、推動產(chǎn)業(yè)升級，結(jié)構(gòu)材料朝高性能化與技術(shù)創(chuàng)新方向發(fā)展?？蒲腥藛T研發(fā)出碳纖維復(fù)合材料、高溫合金等新型高性能材料，具備優(yōu)異性能，滿足更高應(yīng)用需求。同時，技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化升級制備工藝，如3D打印、納米技術(shù)等先進制造技術(shù)的應(yīng)用，提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
政府重視與支持為結(jié)構(gòu)材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供保障。各國將其列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，加大研發(fā)投入與政策扶持，制定政策規(guī)劃引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，推動技術(shù)創(chuàng)新與升級。此外，政府還積極搭建產(chǎn)學(xué)研用合作平臺，促進產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新合作，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境。
科技進步與工業(yè)發(fā)展使結(jié)構(gòu)材料性能要求提升，高性能化是其重要發(fā)展方向。優(yōu)化材料成分、結(jié)構(gòu)和制備工藝，可提升強度、韌性等性能，滿足更高需求。如航空航天領(lǐng)域需耐極端環(huán)境的材料，而高性能合金和復(fù)合材料是關(guān)鍵。
輕量化是結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的重要趨勢。在交通運輸、航空航天等領(lǐng)域，輕量化設(shè)計能降耗提效，因此，開發(fā)力學(xué)性能好、密度低的輕量化材料成研究熱點，如鋁合金、鎂合金、碳纖維復(fù)合材料等。
環(huán)?；墙Y(jié)構(gòu)材料發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)制備加工過程污染大，因此，開發(fā)環(huán)保型材料如生物基、可降解、再生材料等是未來發(fā)展方向，它們性能優(yōu)異且使用后能自然降解或回收，減少對環(huán)境的影響。
智能化是結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的重要方向。將智能元件與結(jié)構(gòu)材料結(jié)合，可實現(xiàn)自感知、自診斷、自適應(yīng)等功能，能實時監(jiān)測狀態(tài)和環(huán)境變化并調(diào)整優(yōu)化，提高材料可靠性和壽命。如航空航天領(lǐng)域用其制造智能機翼等部件，實現(xiàn)飛行器自適應(yīng)控制和優(yōu)化。
