结构材料和功能材料的区别 结构材料和功能材料的关系

一、结构材料和功能材料的区别

1、特点

结构材料主要以力学性能为基础，具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优异性能。对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照等，但这些性能通常不是其主要关注点。

功能材料具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学等功能，以及特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件。聚集态和形态非常多样化，包括晶态、气态、液态、液晶态、非晶态、准晶态、混合态和等离子态等。

2、作用

结构材料主要用于承受载荷，制造各种结构件和零部件，如机械制造、工程建筑、交通运输、能源利用等方面的物质基础。

功能材料主要用于利用其各种物理和化学特性，在电子、红外、激光、能源、通讯等方面起关键作用。

3、应用领域

结构材料广泛应用于机械制造、建筑工程、交通运输、航空航天等领域。

功能材料应用于各类高科技领域，如电子信息技术、新能源技术、生物医学工程等。具体包括电视和电脑显示屏、制版技术、人体组织修复、人工器官等。

4、材料种类

（1）结构材料

金属新材料：钛、镁、锆及其合金、钽铌、硬质材料等，以及高端特殊钢、铝新型材等。

新型无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料等，特别是新型陶瓷和陶瓷纤维。

高分子及复合材料：橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂等，特别是特种工程塑料、有机硅材料、有机氟材料等。

（2）功能材料

纳米功能材料：在1~100nm范围内具有特殊性能的材料。

新能源材料：如镍氢电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、太阳能电池材料等。

磁功能材料：如软磁体功能材料、永磁材料等。

电功能材料：如压电材料、介电材料、光电材料、热电材料和半导体材料等。

热功能材料：如膨胀材料、形状记忆材料等。

光功能材料：如电光材料、磁光材料、弹光材料、声光材料等。

高分子功能材料：如液晶高分子、导电高分子、光敏高分子等。

二、结构材料和功能材料的关系

结构材料和功能材料是材料科学领域的两大重要分支，它们各自具有独特的特点和应用领域，但又存在着紧密的联系。

简单来说，结构材料主要以力学性能为基础，用于制造各种承受载荷的结构件和零部件，如机械制造、工程建筑、交通运输等领域中的基础材料。这些材料通常要求具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损等优异性能。

而功能材料则更注重其特定的物理、化学或生物性能，这些性能使其能够在特定的应用领域发挥关键作用。例如，电子信息技术中的半导体材料、新能源技术中的太阳能电池材料、生物医学工程中的生物医用材料等，都属于功能材料的范畴。

尽管结构材料和功能材料在应用领域和性能要求上有所不同，但它们之间也存在着相互补充和协同发展的关系。一方面，结构材料的发展为功能材料的研发提供了坚实的基础和支撑；另一方面，功能材料的不断创新也为结构材料的性能提升和应用拓展提供了新的思路和可能。

因此，在材料科学的研究和应用中，我们需要综合考虑结构材料和功能材料的各自特点，充分发挥它们的优势，推动材料的创新和发展，以满足不同领域对材料性能和应用需求的不断提高。

三、结构材料和功能材料的优缺点

1、结构材料

优点：

（1）力学性能优异：结构材料通常具有高强度、高硬度、高韧性等优异的力学性能，能够承受较大的载荷和变形，适用于制造各种结构件和零部件。

（2）稳定性好：结构材料在长期使用过程中，能够保持稳定的性能，不易发生变形、开裂等问题，保证了结构的稳定性和安全性。

（3）加工性能好：结构材料通常具有较好的加工性能，可以通过铸造、锻造、焊接等工艺进行成型和加工，便于制造各种复杂形状的结构件。

缺点：

（1）重量较大：一些结构材料，如钢铁、铝合金等，密度较大，导致制成的结构件重量较重，不利于轻量化设计。

（2）耐腐蚀性有限：部分结构材料在恶劣环境下，如高温、高湿、强酸强碱等条件下，耐腐蚀性能有限，需要采取额外的防腐措施。

（3）资源消耗大：一些结构材料的制备需要消耗大量的自然资源和能源，如钢铁的冶炼过程需要消耗大量的煤炭和铁矿石等资源。

2、功能材料

优点：

（1）性能独特：功能材料具有独特的物理、化学或生物性能，如导电、导热、磁性、光学性能等，这些性能使其能够在特定的应用领域发挥关键作用。

（2）应用广泛：功能材料广泛应用于电子、通讯、能源、生物医学、环保等领域，是现代科技发展的基础支撑材料。

（3）创新性强：随着科技的进步和需求的变化，功能材料不断创新和发展，为新材料领域注入了新的活力和动力。

缺点：

（1）制备成本高：一些功能材料的制备过程复杂，需要高精度的设备和工艺，导致制备成本较高。

（2）性能稳定性有限：部分功能材料在长期使用过程中，性能稳定性有限，可能会受到环境、温度等因素的影响而发生变化。

（3）应用限制：由于功能材料的性能独特，其应用范围也受到一定的限制，需要针对特定的应用领域进行开发和研究。