第一篇：关于传达功能家具设计论文
1传统元素在家具设计中的传达功能性解析
当一种艺术形式成为了符号，便具有了传达的功能，传统元素便是如此，传统元素在现代家具中的应用是建立在符号化的能指及所指基础上，是内涵与外延的对立统一。
1.1内涵的功能性解析
符号学中强调符号的能指与所指，而内涵的功能性是建立在符号的所指语义基础上的，两者存在一定的对应关系。传统元素的内涵容纳了社会意识形态、个人情感表现、文化意义传达等多方面，中国传统元素在家具设计中的应用是一种对时代性文化特征的功能性表现及个人情感的倾诉。符号中所指所表现的语义并不是一成不变的，而是随着时代的发展发生着一系列变化，同时因文化差异及审美需求的变化而发生改变，也就是说不同的文化或者时代背景条件下，我国传统元素所表现出的符号化特征有着不同的发展趋势，同时也会产生不同价值。传统元素在家具设计中的应用建立在内涵功能性的基础上，是一种凌驾于使用功能之上的特殊情感，能够塑造特殊的文化意境，同时也透漏出不同的审美意向。
1.2外延的功能性解析
中国传统元素的外延功能性解读建立在对符号的能指语义基础上，传统元素作为一种可以感知的客观存在，有其独立的外形，也有其独有的物质功能性，也就是有其独立的使用功能及文化价值。首先，传统元素在家具设计中的能指语义由外形、色彩、材质、纹理等语义构成，人们可以直观感知其物质功能性，也就是家具设计可以借助传统元素的能力呈现其功能性。其二，中国传统元素的物质功能性并非仅仅是其使用价值的呈现，而是有着更深的层次的表现，比如代表了中国优秀造型艺术及民族艺术的黄花梨圈椅，不仅仅彰显出是过人的智慧，而且也体现出独特的审美价值及社会认同感，这种外延性特征如果在家具设计中巧妙运用，可以有效增强人们对传统艺术的认知度与保护意识，提高用户的文化品味。
2传统元素在家具设计中的应用原则
随着科技的迅猛发展，伴随着全球化的影响，中国的家具设计正在被西方的思想侵蚀着，文化的发展逐渐变得单一化。设计师在设计家具时，汲取传统元素中的部分精髓的同时，也要遵循设计原则，才能够很好地将文化的民族性、特色性体现出来，这已经成为设计领域很重要的原则。优秀的作品往往能在我们情感深处产生共鸣，并能够很好地诠释我们民族的文化。
2.1在布局中的应用
对于中国风格来说，在布局上可以从多个方面进行体现。在中国的传统文化中“中庸之道”拥有不可替代的地位，它不仅体现在中国人的生活习惯上，同样也体现在为人处世上，使浓厚的文化在传统家具设计中发挥得淋漓尽致。设计师在设计家具的同时也会注重造型的左右对称，以及装饰图案的分布，诠释了我们民族文化“中规中矩”的美。对称式的布局不仅仅体现在这些上面，还有家具的数量，摆设的位置，其中位置是否是在房间的中轴线上等等。这样的陈设方式看起来庄重而沉稳，也符合了用户传统的审美观念。在现代的家具设计中，把握“以人为本”的思想，将传统家具设计的精华加以提炼并升华，在把握传统元素的神韵的同时，通过适当的工艺、手法给予加工，以求达到匠心独运之妙。
2.2在色彩中的应用
色彩在家具设计中发挥着重要的作用，对其合理的使用，能在一定程度上提升美的感受。随着人们审美情趣的不断提高，在家具色彩的选择、周围环境与家具的色彩配置中的选择也越来越挑剔。色彩作为家具设计中重要的元素，在家具设计的人性化、个性化设计上拥有不可替代的作用，因此合理地把握色彩在家具设计的应用，才能够让传统元素在家具设计中达到更加完美的效果。在进行家具设计配色时，主要遵循“墙浅、地中、陈设深”的原则。其次，在选择颜色时，同样还要考虑材料的各方面配置，要将二者进行充分的考虑达到合理的应用。材料作为色彩表现的载体，同时受光源的影响体现着不同的色彩倾向。一种风格由一种材料，而材料本身的色彩也代表着一定的属性。当看到明黄和朱红两种颜色为主的搭配，装饰华丽、气势磅礴，我们一定会联想到皇家建筑，这是色彩的词汇，家具设计的词汇则来自材料的表达。材料组合是有语言的，会说话的，同样它们的图案和色彩也是有语言的。它们就是靠这些语言描绘出天马行空的美妙世界。
2.3在造型中的应用
中国上下五千年的发展形成了独特、庞大的文化体系，中国的传统元素以其独特的魅力在浩瀚的设计星河中熠熠生辉、光彩夺目。中国传统元素经过时代的洗礼，在形式、内容等方面有着亘古不变的美，将它的神韵巧妙地植入家具设计中，让二者巧妙地融合到一起，赋予家具设计和谐完整的“民族之美”。在进行家具设计时，绝对不允许照搬传统元素原本的造型，而应当从形状、色彩以及材质等方面汲取灵感，多方面挖掘与设计主题相关的元素进行设计，以此来体现设计主题的个性特点及风格。除此之外，在对其进行一定程度上的现代化处理，定能达到更加和谐完美的效果。
3传统元素在家具设计中的应用策略
前文提到，不论是在外延，还是在内涵方面，传统元素应用于家具设计都有着极高的价值，而如何将传统元素融入家具设计，笔者将根据自己的理解及设计实践进行总结和分析。
3.1对传统元素的直接运用
传统元素的艺术地位是不容小觑的，而将其引入家具设计，必然会对家具设计注入新的活力，同时也符合了人们返璞归真的艺术追求。中国的传统元素有着典型的地域化特征，而且其图案纹样、造型特征都较为明显，特别是一些传统家具设计中的常用元素，比如桌案、圈椅等，现代家具中大可直接拿来使用，这种使用看似简单，但是对独特艺术文化魅力的传承有着积极的作用。当然这种运用也不单纯是随手拿来，堆叠拼凑，而是融入了作者思想的再设计，这种再设计是保证传统元素形体性特征的基础上完成，以家居的再设计去映衬传统元素，在现代设计中挪用典型纹样，如龙凤呈祥、太极八卦、吉祥文字等等，不仅提升了家具设计的装饰性，而且将传统文化注入到设计中。
3.2对传统元素的再设计
并不是所有的传统元素都能直接使用，而且考虑到家具设计的功能性与系统性需求，家居设计中运用传统元素还需要建立在对传统元素充分理解的基础上，同时对传统元素的一些构图特征、色彩、文字等进行必要的再设计，之后再融入家具设计中，只有这样，才能承载文化的基础上更加符合当代人的审美需求，而且更容易实现家居的功能性。随着社会的不断发展，人们的审美需求也会随之变化，因此简单的传统元素堆叠无法满足当代人的审美需求，这个时候，我们就不仅仅需要对传统元素进行再设计，而是需要在把握传统元素神韵及精髓的基础上，吸收接纳现代思想，并且将其融会贯通，形成一种新的视觉形象，将这种新的形象融入家具设计中。
3.3对传统元素神韵的应用
冯冠超先生指出：“真正具有世界性的艺术，绝不诞生在民族艺术贫乏颓萎的地方，而必是诞生在民族艺术繁荣茁壮的土壤上。”传统艺术的形体可能无法满足人们的需求，但是中国天人合一、中庸、以人为本的传统思想仍然在潜移默化中影响人们的行为，而这也正是传统艺术的精髓所在。当今的家具设计可能已经完全脱离了传统元素的形，但是仍然离不开其神韵的影响。元素的使用有显性与隐性之分，家具设计中没有明显运用传统元素，并不代表这种元素不存在，而很可能传统元素仅仅是以一种立场、一种态度或者一种精神的方式存在，比如当今的中国特色家具设计并非都具有固定的中式纹样，而仅仅是在形体的相似性、色彩的统一性、神韵的契合性等方面入手进行设计，同样可以体现出典型的中式特色，而且这种家具设计更容易被年轻人所接受。当然这也是家具设计发展的必然趋势，也是传统元素在家具设计中应用的必然趋势。
4结语
家具设计不仅仅是为了满足一种功能化需求，而需要考虑到使用者的精神需求，这种精神需求强调一种归属感与亲切感，好的家具设计会让使用者爱不释手，而这就需要以一种文化的认同感为基础。传统元素融入家具设计恰恰能很好地解决这个问题，特别是在有着悠久历史文化的中华民族。我们相信，经过几代设计师的不断努力，传统元素在家具设计中的应用将逐渐脱离基础的形体借代，而走向更加深入、更加多样化的设计新局面。
第二篇：办公家具设计研究论文
中国办公家具市场正在以每年10%的速率增长，根据中国家具协会发布的数据，2010年中国家具业的生产总值达到7300亿人民币，民用家具占其中的70%，办公家具占30%，办公家具行业处在一个很好的淘金时期。本项目受地方企业委托，基于企业现有的技术条件，为其开发办公家具产品，适应现代化企业的办公需求。
一办公家具市场概况
办公家具消费主要集中在两类消费群：企业和政府。高端消费群如欧美跨国公司在华企业、政府机关、银行等办公场所基本被国外家具业巨头如赫尔曼米勒、海沃氏、HNI等企业的产品占领。中国家具出口尽管已达200亿美元，但大多走的都是低端路线，不少家具生产企业仅仅是国外品牌的廉价制造基地，成本优势也在逐年丧失。目前国内尚没有哪家办公家具公司能占到办公家具生产总值1%的份额，而国外成熟市场前三名的品牌占到30%以上的市场份额，如2001年美国Steelcase营业额近240亿人民币，日本Kokuyo也有180亿人民币。与此同时，近几年来欧美市场的低迷正在迫使出口企业回头瓜分国内市场，加剧了企业之间的竞争。办公家具的销售渠道经历了从家具卖场、品牌独立店到品牌店中店的发展过程。随着互联网电商的普及，办公家具实体店的销售受到了互联网的巨大冲击。办公家具的设计则经历了从大众化、差异化、定制化到个性化的发展过程。个性化（选配）服务将通过网络和由消费者直接参与共同设计来完成，产品竞争从服务意识的竞争转向服务技术的竞争。微利时代来临，产品生命周期逐步缩短，企业需要差异化的经营战略，富于创意和特色的家具企业才能保持旺盛的成长势头。
二办公家具产品调研
家具设计的瓶颈在于家具产品涉及的材料和结构种类繁多，家具设计的创新很多时候依赖于材料和结构的创新。以下是对办公家具产品设计相关要素的调研和分析：
1办公家具的功能和材料要素
系列办公家具的功能部件一般为：办公隔断、员工桌、经理桌、洽谈桌、会议桌、文件柜等六部分。办公家具所用材料涉及面非常广泛，常用板材有刨花板、细木工板或PVC板；常用面材为钢板、铝合金板、玻璃等；常用管材为铝合金型材、钢管；常用修饰材料有铁丝网、人造革、布艺、橡胶等等。
2办公家具结构要素
家具结构即家具构件的组合与连接方式，它取决于材料和工艺的发展，如金属家具、塑料家具、藤家具、木家具等都有自己的结构设计特点。家具结构受材料属性的约束比较大，同时要兼顾制造成本和工艺条件，以及造型样式的需要。不同类型的家具可以有相同的结构设计，如中国传统家具常用的榫卯结构，可以运用于支撑类家具如座椅和储藏类家具如书柜中。不同材料的家具却通常具有不同的结构方式，如钢木家具、实木家具、藤制家具可以有完全不同的结构方式，因此，办公家具结构设计方面的考虑通常在材料选定之后。
3办公家具人机要素
办公家具在人机方面需要考虑的因素主要表现为：合适的桌面高度、大小和容膝空间；拥有支肘板的桌面更人性化；合适的屏风高度和材质，相对隔离且方便沟通；抽屉拉手的人性化设计；桌面物品摆放设计；方便电脑使用的人性化设计，其中包括接线盒位置、主机箱位置、散热孔、拔插优盘等。
4办公家具模块化考虑
传统的家具由零部件组成，而模块化家具则由模块组成。模块是可组成系统的、具有良好的可重用性和完整接口的单元。家具模块划分指的是通过对家具的功能进行分解，将具有相同或相似的单元分离，用模块化原理对之进行统一、归并、简化，形成具有特定功能和接口结构的通用独立单元，即模块。模块化设计要求遵循通用性原则、互换性原则、系列化原则。家具板材的直线切割要考虑模数问题，曲线切割则要考虑减少废料和废料利用的问题。
三办公家具用户调研
本项目的用户调研主要从三方面展开，一是针对办公室职员、部门经理、企业负责人的访谈，二是办公家具使用情况的问卷调查，三是不同办公环境的现场照片分析。从中发现用户在办公家具使用过程中存在的问题依次为：
1物品摆放混乱：随身包、衣服、水杯、垃圾桶、纸巾、盆景等随身物品没有归属
2团队之间技术交流不方便：如工程师们就产品结构进行互动和讨论
3桌面高度不能适应不同身高的人体尺寸
4长时间坐着办公致使腰背肌肉酸痛
5电源线网络线数据线混乱
6拔插优盘不方便等办公家具不仅仅是一张放置电脑的桌子，它是办公职员在公司的一个小家的缩影。因此在办公家具设计的过程当中，必须充分考虑使用方面的功能性，以上用户调研中发现的问题是办公家具设计中的重要参考。
四办公家具设计趋势
互联网给我们的生活带来了颠覆性的变化，对办公环境产生的影响也是革命性的。形形色色的创意公司、小微企业如雨后春笋般入驻到各种产业园区，办公家具的设计也相应出现了以下的设计趋势：
（1）风格化：色彩的大胆运用、创意风格和主题设计直追民用家具。如将回纹、云纹、八角亭等中式元素融入设计，或者以简洁、非对称、甚至夸张的几何形态来强调存在感。
（2）模块化：以不同形状的面板，搭配不同材质和形态的桌脚、电脑主机柜、桌面文件柜、抽屉柜、立式文件柜等功能模块，实现多种功能组合，满足不同的办公需求。
（3）智能化：轻轻一按即可全部自动上锁的抽屉，对办公室实现电子控制的触摸屏，能实现空间情景灯光设置的记忆遥控器，触摸感应弹开的柜体；轻松实现升降的圣奥I-WORK主管桌等。
（4）弹性化：移动办公，在有限的办公空间内，可根据工作要求将独立的办公室变成大会议室、将独立的办公桌组成会议桌，其办公家具都将非常易于重组。弹性办公家具的核心概念即资源的最大化利用，由此而带来办公家具组合的多样性。
五设计思路
基于以上对办公家具市场、办公家具产品、办公家具用户、办公家具设计趋势等的调研与分析，在与企业进行充分沟通的前提下，为企业制定如下设计思路：
六设计实践
首款设计为“低成本设计”，具体设计定位如上表所述。经过草图构思、草图评审、三维建模及渲染、效果图评审、设计深入、场景渲染等环节，最终确定方案效果如下图。这是一款员工桌组合的设计，产品英文命名为“jejec”，是中文名“步步高”的英译。设计理念如下：形态：产品整体以直线和折线为基本造型线，简洁端庄，符合现代办公家具的发展趋势。色彩：本设计以白色为主色调，辅助以深灰色，营造出洁净和安静的氛围，同时具备品质感。黑白主色中添加绿色低屏，为优雅整洁的办公环境带来一抹生机和亮色。功能：为每一位员工配备了一个中等高度的柜子，含两个抽屉，两层搁架。下层适宜摆放书籍、个人用品等杂物；上层可摆放盆景，或者与同事交流。主机箱柜的内侧面开有条形线槽，以便手机充电线或耳机线的接入；电脑的电源线等从柜子内侧面的圆形线槽接入，保证了工作台面的完整性。材料：本设计桌面材料为价格较低的层压板，符合低成本设计的要求。桌子支撑架为钢管，桌腿采用钢板折弯，不需要额外的配饰和模具，同样符合低成本设计的要求。
结语
任何一种产品的设计开发，都是建立在对产品的深刻理解之上的。在办公家具的设计开发过程中，材料本身的局限性限制了产品的造型自由度（如桌面和柜体必须为板材），而材料与结构的多样化，增加了设计调研和构思的难度。本文仅在办公家具设计方面作了一些粗浅的尝试，希望能为相关设计人员提供一定的参考。
第三篇：互联网时代智能化办公家具设计论文
摘要：
通过互联网发展的影响对办公家具的影响，指出了智能化家具出现的必然性。根据互联网时代下智能办公家具的构成以及智能化办公家具的实例，提出了智能化办公家具的设计理念，总结出了在互联网时代下，智能化办公家具必将走向大众化。
关键词：智能化家具；互联网；办公家具；设计
一、引言
互联网作为第三次科技革命的核心，对人们的工作生活产生了巨大的影响。随着互联网技术的不断发展，人们对与其办公生活密不可分的办公家具产生了新的需求，与此同时，新型办公方式的出现，也就对办公家具产品提出了更高的要求。本文通过对互联网发展对智能化办公家具的影响，提出智能化办公家具的发展趋势，从而为日后的办公家具设计研究提供一定的参考。
二、互联网时代的到来
互联网又称网际网络，或因特网（Internet），始于1969年的美国，是网络与网络之间相互联结而组成的庞大网络体系[1]。互联网通过不断的发展已成为工作和生活中不可或缺的一部分。20世纪60年代，互联网还处于起步阶段，应用范围也仅限于相应的科研机构和军事机构，而与之相连接的也仅限于几个主机在小范围内实行。此后，在1978年，TimBerners等提出了一种分类互联网信息的协议，后称为www.xiexiebang.computing），即人们可以在任意时间和地点通过向适应的终端与网络来获取信息以及服务，这便是移动互联网络研究的开端[3]。人们可以通过移动终端（智能手机、PDA、平板电脑等）连接移动通信网络（2G、3G、WLAN等）来进入互联网获取信息。在21初，以iphone为代表的移动终端的出现为标志，人们正式迈入了移动互联网时代。如今，互联网已经渗透到人们生活的方方面面，与此同时，也影响到了人们日常办公。在互联网时代，办公人员经常通过互联网终端来处理相关事务，从而工作方式与习惯也随之发生了改变。现在，办公形态更加的细化，以团队为单位的办公方式普遍存在，在各种新形势的要求下，办公人员也更希望能使自己的办公生活变得更为轻松，而智能化办公家具的出现满足了办公人员在这一方面的需求。
三、智能化办公家具的设计
智能（intelligenceandability），在《新华字典》里面的释义为智慧和能力。而智能化，则是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一个方面的应用[4]，如：智能化系统、住宅智能化系统、医院智能化系统等。
1、智能化办公家具
智能化办公家具，则是指利用微电子、通讯技术、通讯与网络、自动控制、IC卡技术、计算机技术等，通过适宜的结构和接口，可模拟人的智能活动过程以及自动实现特定功能并与各子系统有机地结合在一起的办公家具产品[5]。
2、智能化办公家具的组成与控制技术
1）智能化办公家具的组成智能化办公家具的系统结构大概包括五个部分：控制系统、执行系统、传动系统、传感器、工作装置（家具本体）[6]。控制系统的核心部分是控制器，它由存存器、微处理器以及相关的驱动电路等组成；而执行系统则是根据控制系统所发出的相关指令来进行工作；传动装置则可以用来调节相应的高度和角度，以方便使用；传感器便是办公家具的感觉器官，以上四部分与家具本体的结合则形成了智能化办公家具的系统。
2）智能化办公家具的控制技术智能化办公家具的技术基础包括了传感技术、微电子技术、信息处理技术、伺服驱动技术、家具设计与制造技术以及智能控制技术和计算机技术等[7]。在此，主要介绍以下三种技术。传感技术主要是指传感器与自动检测技术。传感器通常由敏感元件及测量线路组成，是获取信息的装置[8]。传感器在智能化家具系统中相当于人类的感觉器官，通过对外界环境的感知，将信息准确无误的传达给控制装置，使控制装置能精确的发出指令，实现系统的控制。微电子技术的发展离不开集成电路技术与半导体技术的发展，经过微电脑与微处理机以及通讯技术的结合，从而推动了信息革命的产生。把办公家具与微电子技术相结合，能形成让办公者事半功倍的智能化办公家具产品。伺服驱动技术的发展经历了从液压到电气的过程，同时，他的发展离不开磁性材料技术、通信技术与半导体技术的发展[9]。智能化办公家具的执行装置离不开伺服驱动技术，此技术应用的在一定程度上影响了智能化办公家具系统的性能。
3、智能化办公家具的设计理念
互联网的发展与智能化办公家具市场的扩大，对智能办化公家具的设计也提出了新要求，从而形成了以下几个设计理念。
1）人性化设计办公者都希望在一个舒适的环境中办公，而这就需要设计师在设计时能够满足人的各种需求，不仅要考虑到作为单个个体的人，还要考虑到人与自然、社会等的关系以及与此产生的问题。而人性化的核心就是充分注重使用者生理和心理以及人格的需要，使人的生活更加方便、舒适[10]。互联网时代下的人性化设计也在不断的创新，现在计算机的重要性正在被我们的智能手机以及平板电脑所取代，这便形成了多种不同的新坐姿，基于此，Steelcase公司推出了一款名为Gesture的智能化办公椅，它不仅满足了人们在使用电脑时的需求，而且通过对2000多个不同办公人员的分析，提炼出来9种不同的在使用移动设备时的坐姿，椅身可以根据不同的坐姿来进行调整，从而达到支撑人体各个部位的目的[11]。
2）技术的融合设计师们运用各种技术的手段来设计产品，达到为我所用，物尽其用的效果。在设计智能化办公家具时，设计师们也会了解其他学科领域的新技术，像微电子技术、自动控制技术、通讯与网络技术等，来让办公人员以更高的效率、更舒适的体验来获得信息。在2014年，美国的Stir公司就通过多种技术的融合推出了一款名为StirKineticDesk的智能站立式办公桌，如图2，它有一个完整的电容式触摸屏，而办公桌内则嵌套了一个名为“活跃模式”的程序。办公者们在使用这个程序时可以通过屏幕上的滑动手条来调节桌子的高度，此外，嵌套在桌子前面部分的传感器还能追踪办公人员的动作，记录你站立了多久，坐了多久，转换了多少次以及消耗了多少卡路里[12]。
3）交互理念交互设计（InteractionDesign）亦可以称之为互动设计，即设计应注意人和产品之间的互动，要考虑到用户的背景、使用经验以及在操作过程中的感受，从而设计符合最终用户的产品[13]。我们在使用办公家具时，就已经完成了一次对于办公家具的交互体验。近日，在美国位于加州的初创公司Altwork便发布了一款名为AltworkStation的智能化电脑桌。AltworkStation从外观看起来有点像牙医椅，但通过有磁性的桌面可以固定鼠标和键盘。以前我们受电脑的限制需要坐着办公，现在我们可以摆脱这种既定模式，AltworkStation着重于人与家具的交互体验，让家具可以根据人的需求而进行改变，办公人员可以选择站着、坐着或是躺着办公。
四、结论互联网的时代的到来，新的办公形式的出现以及智能化所需的内嵌芯片的廉价化和技术的不断完善也为智能化办公家具的发展提供了依据。而人们对于自身的健康、安全以及者办公效率的考量也为办公家具的智能化提供了群众基础。2015年3月5日，李总理于第十二次全国人民代表大会第三次会议中提出了制定“互联网+”的计划，以此来推动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业的结合，这便为智能办公家具的发展提供了强有力的政策基础。综上所述，在不久的将来，智能化的办公家具必将走向大众化。
参考文献
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第四篇：功能材料论文
纳米复合涂层的研究进展
摘要：综述了纳米复合涂层的制备工艺,包括热喷涂、纳米复合镀、纳米粘结粘涂技术、纳米复合涂料技术等;介绍了纳米复合涂层在提高材料力学性能、耐腐蚀性、光学、电学、磁学等方面的性能研究,探究了纳米复合涂层在科技界和产业界的应用。展望了纳米复合涂层的发展、关键词：纳米复合涂层;制备;性能;研究进展 自从八十年代初，德国科学家提出纳米晶体材料概念以来，世界各国科技界和产业界对纳米材料产生了浓厚的兴趣和广泛的关注，到了90年代，国际上掀起了纳米材料制备和研究的高潮。纳米材料具有特殊的结构和处于热力学上极不稳定的状态，表现出有别于传统材料的不同性能，正是由于纳米材料这种独特的效应，从而使纳米材料具有一系列优异的功能特性。随着相关应用基础研究的不断深入和相关技术的不断完善，纳米材料科学与技术已经开始进入应用研究阶段。纳米材料的合成与成形技术的发展和成熟，尤其是纳米材料与表面技术的结合，对于纳米材料和表面纳米技术的应用和产业化起着至关重要的推动作用[1-3]。
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或它们作为基本单元构成的材料[1]。由于量子尺寸效应、小尺寸效应、表面界面效应、量子隧道效应等,使纳米材料在力学性能、电学性能、磁学性能、热学性能等方面与传统的固体材料有许多不同的特殊性质,成为当今材料科学的前沿和一个开拓性的新领域,有着极为广泛的应用前景[2]面工程是21世纪工业发展的关键技术之一,是先进制造技术的重要组成部分。表面工程是由多个学科交叉、综合而发展起来的新兴学科,它的最大优势是能够以多种方法制备优于本体材料性能的表面功能涂层,赋予零件防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能[3]，纳米材料与传统的表面涂层技术相结合,可得到纳米复合涂层。纳米复合涂层是由两相或两相以上的固态物质组成的薄膜材料,其中至少有一相是纳米相,其他相可以是纳米相,也可以是非纳米相[4]。纳米复合涂层集中了纳米材料的优异特性,因而具有更好的性能,可以在更广阔的领域应用。
纳米复合涂层的制备
1纳米热喷涂技术热喷涂技术是材料表面强化与保护的重要技术,它在表面技术中占有重要地位。热喷涂是利用一种热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态,并通过气流吹动使其雾化并高速喷射到基材表面,以形成喷涂层的表面加工技术〔’〕。纳米微粒用于热喷涂技术中备的纳米复合涂层与传统涂层相比,在强度、韧性、耐蚀、耐磨、热障、抗疲劳等方面有显著改善,而且部分涂层可以同时具有多种性能
制备纳米复合涂层的热喷涂方法包括超高速火焰喷涂、真空等离子喷涂、双丝电弧喷涂等。李春福困等研究了对A1T3粉(纳米1A20。与ITOZ混合物,ITO:质量分数为13%)在等离子喷涂中的应用,将经过超声乳化的纳米微粒与A1T3粉末混合,搅拌均匀,在适宜的温度下烧结,制成适于等离子喷涂用,利用此粉制备的纳米复合涂层的流平性能好,元素分布均匀,通孔率减小,涂层残余应力降低,结合力提高,内部微裂纹减小,涂层耐磨、耐蚀性能明显提高。丁红燕等川将分散好的纳米1A20。与F102粉(镍、铬、硼、硅自熔性合金粉)进行球磨混合制备了混合粉,再利用氧乙炔焰热喷焊工艺制备了纳米IAZ03作为弥散增强相的纳米复合涂层,纳米微粒在涂层中分散均匀,涂层的耐磨性明显增强。tSewart等「`习用高速火焰喷涂(Hvo)F制得了WC一co纳米复合涂层,在涂层组织中可以观察到,纳米微粒散布非晶态C。相中,结合良好,涂层显微硬度明显增加。Kear等〔9」对涂层硬度增加的原因作了进一步解释。PilaS等[’oJ也利用HvoF制备了ere一NICr纳米复合涂层,并对其力学和摩擦性能进行了研究,纳米微粒在涂层中分布均匀,涂层的显微硬度和弹性性质显著提高,耐磨性增加 用热喷涂技术所得到的纳米复合涂层的结合强度、硬度、耐磨和耐蚀性等都较传统涂层高,拓宽了这种技术在工业领域的应用。但如纳米微粒在涂层的分布、涂层致密度的提高及如何制备优良的纳米结构涂料等问题还需要进一步研究。2.物理气相沉积技术
蒸发和溅射是真空物理镀膜的两种主要工艺，其沉积物的全部或部分由物理手段直接提供：前者使镀料通过热蒸发而获得，即蒸发镀膜；后者是由离子轰击靶材获得，即溅射镀膜。产生溅射效应的离子来源于工作气体放电，主要是辉光放电。从靶材溅射出来的粒子具有较高的动能，有利于提高涂层的附着力和致密度[4]。溅射镀膜的研究可追溯至19世纪中。20世纪50年代，随着高频溅射技术的突破，溅射镀膜得到了迅速发展，现有两极溅射、三极溅射、反应溅射、磁控溅射、双离子溅射和中频溅射等多种沉积工艺。1964年，Mattox在前人研究的基础上推出离子镀系统，用于在金属底材上镀制耐磨和装饰等用途的涂层[6]。离子镀是指镀膜与离子轰击膜层同时进行的物理气相沉积技术。离子轰击可以改善膜层与基体之间的结合强度，改善膜层的结构(例如细化晶粒和提高致密度)和性能。事实上，离子镀是以蒸镀和溅射这两种PVD技术为基础，再加上离子轰击而衍生的次级技术 3.离子镀技术
目前，工业应用的离子镀技术主要是以蒸镀为基础的阴极电弧离子镀[7]。通过以靶材(镀料)作为阴极，真空室作为阳极并接地，进行弧光放电。弧光放电仅在阴极(靶材)表面的弧斑处进行，其温度高达8000~40000K。高温下弧斑喷出的物质有电子、离子、原子和液滴。其中，离子占30%~90%。将工件加上例如100~200V负偏压，吸引离子向工件方向运动，即可实现离子镀。电弧离子镀在20世纪80年代在美国实现产业化，并沿用至今。最近采用脉冲偏压技术，导致镀膜过程远离平衡态特性，有利于提高涂层的结合强度，降低内应力。这种技术具有沉积速度快、附着力强、适合工业化生产等许多优点，但最大的问题在于靶材喷出的液滴会影响涂层的表面光洁度和均匀性。1985年，Window等在研究溅射技术时，提出增大普通磁控溅射阴极的杂散磁场，从而使等离子体范围扩展到基体附近的非平衡磁控溅射阴极[8]。普通磁控溅射阴极的磁场将等离子体紧密地约束在靶面附近，基体(工件)附近的等离子体很弱，只受到轻微的离子和电子轰击。而非平衡磁控溅射阴极的磁场可将等离子体扩展到远离靶面处，使基体浸没其中。这有利于以磁控溅射为基础来实现离子镀，并使磁控溅射离子镀与阴极电弧蒸发离子镀处于竞争和互补的状态。英国TeerCoatings公司从20世纪90年代开始推出非平衡磁控溅射离子镀的一系列设备，用于研发和生产[9-10]。与电弧离子镀相比，溅射离子镀克服了涂层表面粗糙的难题，而且在涂层化学组分上更易于控制和调节，是目前较为新颖的一种硬质涂层合成技术。利用离子镀技术实现产业化的硬质涂层有TiN系列(包括TiC和TiCN等)硬膜、TiAlN抗高温氧化膜、CrN耐磨耐腐蚀膜、ZrN高温高强膜以及类金刚石DLC)和MoS2固体润滑膜等，它们已广泛用于刀具、模具和机械零部件等领域[11-13]。这些硬涂层的硬度一般为15~30GPa(注：纯金刚石硬度为100GPa，石英为10GPa)。由于单一涂层材料往往难以满足提高综合性能的要求，因此涂层成分将趋于多元化、复合化。例如TiN系列硬质膜正向纳米多层膜发展，其中包括TiN/TiCN、TiN/TiAlN和TiN/CrN等纳米多层膜。另一种类型是碳系列硬质膜及其复合涂层，包括DLC、CNx及其多层复合涂层。此外，还有TiN系膜与碳系硬质膜的复合涂层(如TiN/CNx)等。纳米多层涂层具有可控的一维周期结构，交替沉积的单层膜厚度一般不超过5~15nm。一般认为，纳米多层涂层的高硬度主要是由于层内或层间位错运动受阻所致。进一步的研究表明，纳米多层涂层的性能与涂层的周期膜厚有很大关系[14]，当在形状复杂的刀具或零件表面沉积纳米多层膜时，很难均匀控制各层的膜厚，同时在高温工作环境下，各层间的元素相互扩散也会导致涂层性能下降。
纳米复合涂层的性能研究
力学性能
纳米粒子的加人对于传统涂层力学性能有很大的改善。纳米微粒作为弥散相分布在涂层中,增强了涂层与基体间的结合,提高了涂层的耐磨性。纳米iToZ分散在iN一P镀液中利用化学镀制备的纳米复合镀层,镀层的硬度大于80HV,硬度的增加提高了镀层的高温抗氧化能力。利用电沉积的方法,将纳米iN微粒加入到SIC中,在纳米微粒添加到3%时,复合涂层的显微硬度较传统涂层提高了2倍[31] 蒋斌等[32]利用电刷镀技术制得的纳米SiO2/Ni复合涂层的抗疲劳性得到很大的提高,在不同的作用力下,纳米复合涂层的抗疲劳性能都比未添加纳米微粒时增加;经过退火处理后,涂层的抗疲劳程度更高。张而耕等人[33〕向PsP中分别加人纳米级SiO2和微米级SiO2,对两种复合涂层的力学性能进行了对比果表明,纳米复合涂层的附着力和耐冲击性都较微米级粒子的好,耐冲蚀磨损性能也有很大的提高,约为普通涂层的26倍,冲蚀磨损后涂层表面较为光滑,无裂纹和凹坑。将改性的纳米微粒加入热处理过的聚合物中,由于聚合物结晶度的改变及改性纳米微粒的作用,提高了纳米复合涂层的耐冲击性和热稳定性【34】，纳米SiO2对环氧树脂的改性也有显著效果,添加纳米微粒之后,复合涂层的拉伸强度提高了26%,无缺口冲击强度提高了30%[35〕。iN纳米微粒添加到聚氨酷中,复合涂层的摩擦系数减小,耐磨性提高[’36〕。环氧树脂与聚醋的混合物经过纳米Al2O3的改善,在纳米微粒添加到8%时,冲击强度较未加纳米微粒的混合物及纯环氧树脂分别增加了110%、400%,拉伸强度则分别增加了4%、165%;同时,涂层的介电性和耐热性也得到提高[37] 光、电、磁学性能
无机材料TiO2:、ZnO等具有很强的光催化功能,可利用紫外线或日光将有机物氧化为CO2和水。将纳米TiO2:添加于涂料中,制成光催化涂料,利用阳光分解环境污染物,达到减少污染、保护环境的目的利用TiO2:的透明性、紫外线吸收性,将纳米TiO2:金属闪光材料与铝粉颜料或珠光颜料等混合用在涂料中,能产生随角异色效应,可制作汽车金属闪光面漆,这种漆还具有极强的附着力和耐酸碱性能,在高档汽车涂料、商标印刷油墨、特种建筑涂料等具有很大的应用市场
纳米复合涂层因纳米微粒的导电性可制成抗静电材料。诸如纳米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半导体特性的氧化微粒制成具有良好静电屏蔽性能的涂料,而且可以调节颜色。在化纤品中加人金属纳米微粒可以解决其静电问题,提高安全性[[38] 米金属微粒具有较大的比表面,而且具有较好的吸收电磁波的特性,利用这个特性可以开发纳米隐身涂料。纳米磁性材料特别是类似铁氧体的纳米磁性材料加人涂料中,既有优良的吸波特性,又有良好的吸收和耗散红外线的性能,加之相对密度小,在隐身方面的应用有明显的优越性。采用单磁畴针状微粒制备的纳米复合涂层,具有单磁畴结构,高矫顽力,用它做磁性记录材料可以提高记录密度,提高信噪比。纳米复合涂层的应用
近年来，不少研究机构采用PVD(包括磁控溅射)技术制备纳米复合涂层，例如nc-TiN/a-Si3N4、nc-TiN/BN和nc-TiAlN/a-Si3N4等。初步研究结果显示，纳米复合涂层在金属加工特别是干切削中有良好的应用前景。纳米复合涂层技术之所以能够起到这种重要作用，根本原因在于材料的纳米尺寸效应，即当晶粒尺寸进入纳米尺度范围(<10nm)时，物质显示出与常规材料截然不同的特性(例如超高硬度)[16-17]。纳米复合涂层及其在干切削加工中的应用是目前高性能刀具的研究开发热点。硬质涂层的应用可减小刀具与工件的摩擦，降低刀具在切削中的磨损，延长刀具的使用寿命。此外，高精度数控机床的应用和普及，绿色制造理念的提出，各种高硬度、高韧性的难切削材料的加工，使干切削技术愈来愈受到重视，同时也对刀具涂层技术及涂层材料提出了更高要求。而纳米复合涂层的发展顺应了现代机械加工对高效、高精度、高可靠性和环保的需求。迄今为止，纳米涂层在制造业上的应用已初见成效[18]。例如，瑞士Platit公司利用LARC®(LateralRotatingARC-Cathodes)技术开发的新一代nc-TiAlN/a-Si3N4纳米复合涂层以及其他纳米多层膜，其高温硬度十分突出[19-20]；德国CemeCon公司推出了新的纳米结构(Supernitrides)涂层[21]，这类涂层将硬质涂层的抗磨损性能及氧化物涂层的化学稳定性结合起来，在应用中表现出极佳的热稳定性；Balzers和Teer等公司在硬质涂层表面上再镀上固体润滑纳米涂层如WC/C和MoS2/Ti，发现刀具的干切削效能得到进一步提高[22-23]。结论
将纳米材料与表面涂层技术相结合制备出的纳米复合涂层较传统涂层有更大的优越性。纳米复合涂层均匀、结构致密,有更好的力学性能如耐磨性、硬度、抗氧化性和耐腐蚀性等。利用纳米材料的不同性质,在其他领域中,纳米复合涂层也展示其诱人的前景,利用纳米微粒光催化作用制备的纳米复合涂层用于室内、医院及某些公共场合可以产生很好的抗菌、杀菌及自清洁功能;纳米微粒特有的吸波能力,使得复合涂层广泛应用于飞机、导弹、军舰等武器装备上；利用纳米复合涂层中纳米微粒对环境的敏感性,可望制备出小型化、多功能、低能耗传感器,如红外线传感器、压电传感器、光传感器等。用分子自组装技术已经制备了很好的双疏性单分子膜,具有很好的摩擦学性能〔43,〕;将TiO2纳米线与聚合物单体在玻璃片上用浸涂法成膜,再用紫外光照射引发原位聚合,得到TiO2:纳米线弥散在高聚物的纳米复合膜〔44,这种纳米复合膜具有良好的减摩功能[45];同时,还利用原位复合技术制备了含氟聚合物一纳米TiO2/聚丙烯酸丁醋纳米复合膜及摩擦性能复合涂层,涂层具有很好的疏水效果[46]。
纳米复合涂层的研究还处于刚刚起步阶段,有很多问题有待于进一步研究,如纳米微粒表面修饰和包覆、纳米功能涂层的制备、纳米微粒与表面涂层技术的结合等方面。在纳米材料的制备合成技术不断取得进展和基础理论研究日益深人的基础上,纳米涂层将会有更快、更全面的发展,制备方法也在不断得到创新和完善,其应用将遍及多个领域。
参考文献
1.张立德，牟季美，纳米材料学[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1994，10 2.Cheiter H.[J].金属学报，1997,33(2):166 3.吴秋允，等.[J].材料研究学报，1997,11(3):331~334 4.
第五篇：功能材料论文
《功能材料》课程论文
纳米材料及其应用
姓 名： 虎少奇 班 级：金材132班 学 号：***3
材料科学与工程学院
河南科技大学
纳米材料及其应用
摘 要：纳米材料由于其独特的效应，使得纳米材料具有不同于常规材料的特殊用途。近年来，随着科学技术尤其是纳米技术的发展，纳米材料已经从高精尖领域逐渐走到百姓的生活之中，它的科学价值及应用价值逐渐被发现和认识，纳米技术的研究得到了更多的关注。逐渐新兴起的的纳米材料进入人们的眼球，就需要我们对纳米材料进行更多的研究与发展，揭秘其中的奥秘之处，就像人们所认知的那样被大家熟知。为此，我们应该付出更多的努力。本文将带大家探索我们不太熟知的纳米材料的奥秘，关键词：纳米材料；效应；纳米技术；纳米结构；应用范围；
1.纳米材料
纳米级结构材料简称为纳米材料，广义上是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。根据2011年10月18日欧盟委员会通过的定义，纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状、团块状的天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1纳米至100纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50％以上。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃），即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。
纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
2.纳米材料的发展史
1962年，久保提出超微颗粒的量子限域理论，推动了实验物理学家对纳米微粒的探索。第一个真正认识到纳米粒子的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们在20世纪70年代用蒸发法做了超微粒子，并发现，导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。
1984年德国的H.Gleiter教授等合成了纳米晶体Pd, Fe等。并且1987年美国阿贡国立实验室Siegel博士制备出纳米TiO2多晶陶瓷，呈现良好的韧性，在100多度高温弯曲仍不裂。这一突破性进展造成第一次世界性纳米热潮，使其成为材料科学的一个分支。这使得纳米材料飞速发展。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办《Nanotechnology》和《Nanobiology》两种国际性专业期刊也在同年相继问世。标志着纳米科学技术的正式诞生。今天，纳米科技的发展使费曼的预言已逐步成为现实。纳米材料的奇特物性正对人们的生活和社会的发展产生重要的影响。
纳米材料的发展分为三个阶段：第一个阶段（在1990年以前）主要是在实验室探索用各种手段制备各种材料的纳米颗粒粉体，合成块体（包括薄膜），研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于常规材料的特殊性能。对纳米颗粒和纳米块体材料结构的研究在80年代末期一度形成热潮。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。第二个阶段（1994年以前）是人们关注的热点是如何利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复合及发展复合材料的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的主导方向。第三个阶段（1994年以后）主要是纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，正在成为纳米材料研究的新的热点。
3.纳米材料的五大效应
（1）体积效应
当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应。
（2）表面效应
表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随着粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。表9-2给出了纳米粒子尺寸与表面原子数的关系。
（3）量子尺寸
粒子尺寸下降到一定值时，费米能级接近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应。例如，导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体，磁矩的大小和颗粒中电子是奇数还是偶数有关，比热亦会反常变化，光谱线会产生向短波长方向的移动，这就是量子尺寸效应的宏观表现。因此，对超微颗粒在低温条件下必须考虑量子效应，原有宏观规律已不再成立。
（4）量子隧道
微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。人们发现一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度、量子相干器件的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应，它们可以穿越宏观系统的势垒产生变化，故称为宏观的量子隧道效应。用此概念可定性解释超细镍微粒在低温下保持超顺磁性等。
（5）介电限域
纳米粒子的介电限域效应较少不被注意到。实际样品中，粒子被空气﹑聚合物﹑玻璃和溶剂等介质所包围，而这些介质的折射率通常比无机半导体低。光照射时，由于折射率不同产生了界面，邻近纳米半导体表面的区域﹑纳米半导体表面甚至纳米粒子内部的场强比辐射光的光强增大了。这种局部的场强效应，对半导体纳米粒子的光物理及非线性光学特性有直接的影响。对于无机-有机杂化材料以及用于多相反应体系中光催化材料，介电限域效应对反应过程和动力学有重要影响。
4.纳米技术
纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。目前，纳米技术主要应用于“袖珍军团“，微型环状激光器，纳米级微电子软件，超微型计算机等方面。
5.纳米结构
纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础按一定规律构筑或营造的一种新体系。它包括纳米阵列体系、介孔组装体系、薄膜嵌镶体系。对纳米阵列体系的研究集中在由金属纳米微粒或半导体纳米微粒在一个绝缘的衬底上整齐排列所形成的二位体系上。而纳米微粒与介孔固体组装体系由于微粒本身的特性，以及与界面的基体耦合所产生的一些新的效应，也使其成为了研究热点，按照其中支撑体的种类可将它划分为无机介孔复合体和高分子介孔复合体两大类，按支撑体的状态又可将它划分为有序介孔复合体和无序介孔复合体。在薄膜嵌镶体系中，对纳米颗粒膜的主要研究是基于体系的电学特性和磁学特性而展开的。
6.纳米材料的制备
（1）惰性气体下蒸发凝聚法。通常由具有清洁表面的、粒度为1-100nm的微粒经高压成形而成，纳米陶瓷还需要烧结。国外用上述惰性气体蒸发和真空原位加压方法已研制成功多种纳米固体材料，包括金属和合金，陶瓷、离子晶体、非晶态和半导体等纳米固体材料。我国也成功的利用此方法制成金属、半导体、陶瓷等纳米材料。
（2）化学方法：1水热法，包括水热沉淀、合成、分解和结晶法，适宜制备纳米氧化物；2水解法，包括溶胶-凝胶法、溶剂挥发分解法、乳胶法和蒸发分离法等。
（3）综合方法。结合物理气相法和化学沉积法所形成的制备方法。其他一般还有球磨粉加工、喷射加工等方法。
6.纳米材料的应用范围
就目前而言，纳米材料应用主要是天然纳米材料，纳米磁性材料，纳米陶瓷材料，纳米传感器，纳米倾斜功能材料，纳米半导体材料，纳米催化材料，纳米计算机，纳米碳管，医
疗应用，家电，环境保护，纺织工业，机械工业等方面。而被我们所了解的纳米材料大概就有纳米磁性材料，纳米陶瓷，纳米半导体材料了。
（1）纳米磁性材料
在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。
（2）纳米陶瓷材料
传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳米材料的延展性的高性能陶瓷。（3）纳米半导体材料
将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。
利用半导体纳米粒子可以制备出光电转化效率高的、即使在阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。由于纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，因而它能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，最终生成无毒、无味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半导体纳米粒子利用太阳能催化分解无机物和有机物。
总之，纳米材料存在我们生活中一切事物之中，只是我们没有发现而已，就像鸽子大脑里的导航，生活的一些半导芯片，很多的精密仪器之中都可能存在纳米材料。纳米材料已经在我们身边大量事物中出现。它的应用前景非常广阔，我们应该更深一步的研究纳米材料，揭开其神秘的面纱。
参考文献
1.丁秉钧，《纳米材料》，普通高等教育材料科学与工程专业规划教材，2011-07-27；
2.原继红，黄楠，韩晓云，康传红，孙治尧，闫尔云，纳米材料的应用，《绥化学院学报》2012年第1期 184-186, 3.王仁清，纳米材料的应用，《中国科技信息》，2004年第22期 19,21，课程学习后的收获与建议： 收获：
自当学习了功能材料之后，我便从中更深一步了解到了材料的本质，这对我们材料专业的学生来说无疑是最有帮助的，我们是学习材料的，就必须从材料的多个层面去了解，并且熟悉材料，这样才可以更加熟悉的运用材料的特性，掌握材料的本质。学习本课程之后，我们便可以从只知道材料的一些浅显的的特性像更深一层的特性去了解掌握。例如导电陶瓷的原理，铁电体，压敏陶瓷，气敏陶瓷等等这些我们听过和没有见识过的材料和材料方面的其他知识。就拿形状记忆合金来说，我们能想到的是它会记忆自己的形态，就像之前学过的Ti合金一样，但是，却没有了解它的基本原理，不知道合金的这种记忆效应是由合金的 “相变化”来实现的，随着温度的改变，合金的结构从一相转变到另一相。
总而言之，学习这门课程对我们来说还是收益颇多的，对我们今后的学习工作都将有颇为重要的作用。
建议：
总的来说对这门课程还是比较感兴趣的，当初选这门课程就是冲着自己的兴趣去的，龙老师对这门课程也是投入了大量的精力，讲课也是相当认真负责；但是，由于课程内容比较抽象，同学们的热情并不是很高。要是实验的内容占大部分的比例，或许更容易去理解和感受，更有兴趣去了解功能材料。希望在今后的学习中，老师可以带领我们多去实验室，在动手过程中帮我们指导学习。
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