材料分类 – 完整概述及定义

在本文中，我们将讨论材料分类 在工程。我们使用的任何东西都是由某些材料制成的。基于某些属性，它们被组合在一起。让我们清楚地了解分类。

材料分类

固体材料被方便地分为三个基本类别：金属 , 陶瓷 , 和聚合物 .该方案主要基于化学组成和原子结构，尽管有一些中间体，但大多数材料都属于一个或另一个不同的组。

此外，还有其他三组重要的工程材料——复合材料 , 半导体 , 和生物材料 .

复合材料由两种或多种不同材料的组合组成，而
半导体因其不寻常的电气特性而被使用；生物材料被植入人体。下面对材料类型和代表特性进行简要说明。

金属材料通常是金属元素的组合。它们有大量的非定域电子；也就是说，这些电子不与特定的原子结合。金属的许多特性直接归因于这些电子。金属是极好的电和热导体，对可见光不透明；抛光的金属表面具有光泽的外观。此外，金属非常坚固，但可变形，这也是它们在结构应用中广泛使用的原因。

陶瓷是金属和非金属元素之间的化合物；它们最常见的是氧化物、氮化物和碳化物。属于这一分类的材料范围很广，包括由粘土矿物、水泥和玻璃组成的陶瓷。这些材料通常对电和热的通过具有绝缘性，并且比金属和聚合物更能抵抗高温和恶劣环境。就力学性能而言，陶瓷坚硬但非常脆。

另一类材料是聚合物。聚合物包括熟悉的塑料和橡胶材料。其中许多是化学上以碳、氢和其他非金属元素为基础的有机化合物；此外，它们具有非常大的分子结构。这些材料通常具有低密度并且可能非常灵活。

已经设计了许多由一种以上材料类型组成的复合材料。玻璃纤维是一个熟悉的例子，其中玻璃纤维嵌入聚合物材料中。复合材料旨在显示每种组件材料的最佳特性的组合。玻璃纤维从玻璃中获得强度，从聚合物中获得柔韧性。最近的许多材料发展都涉及复合材料。

半导体具有介于电导体和绝缘体之间的电气特性。此外，这些材料的电特性对杂质原子的微小浓度非常敏感，这些杂质原子的浓度可以在非常小的空间区域内控制。在过去的二十年里，半导体使集成电路的出现成为可能，彻底改变了电子和计算机行业（更不用说我们的生活）了。

生物材料被用于植入人体的组件中，以替换患病或受损的身体部位。这些材料不得生产
有毒物质，并且必须与身体组织相容（即，不得引起
不良生物反应）。所有上述材料——金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半导体——都可以用作生物材料。

随着科学技术的不断发展，这些是对工程材料分类的补充。

智能（或智能）材料是目前正在创造的一类尖端材料，将对我们的许多技术产生重大影响。 “智能”这个词表明，这些材料可以检测周围环境的变化，并以预设的方式对这些变化做出反应——这些特征在生物中也可以看到。此外，“智能”概念正被用于结合智能和传统材料的更复杂的系统。

某种类型的传感器（检测输入信号）和执行器是智能材料（或系统）（执行响应和自适应功能）的组件。

为了响应温度、电场和/或磁场的变化，可能会要求执行器改变形状、位置、固有频率或机械特征。形状记忆合金、压电陶瓷、磁致伸缩材料和电流变/磁流变流体是执行器中最常用的材料。

形状记忆合金是一种金属，当温度发生变化时，变形后会恢复到原来的形状。压电陶瓷响应外加电场（或电压）膨胀和收缩；当它们的尺寸发生变化时，它们也会产生电场。

这些是我们在日常生活中发现和使用的材料类型。基于这些材料分类 研究人员试图提高质量，或者有助于更方便地研究它们。

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