工程材料分类全面指南
本文讨论工程中材料分类。我们使用的一切皆由材料构成。基于特定性质归类。让我们清晰理解分类体系。
材料分类
固体材料便利地分为三基本类别：金属、陶瓷、聚合物。此分类主要基于化学成分和原子结构，大多数材料归属三类之一，虽存在中间体。
此外还有三类重要工程材料——复合材料、半导体、生物材料。
复合材料由两种或以上不同材料组合；半导体利用其特殊电学特性；生物材料植入人体。下文简述材料类型及代表特性。
材料分类详述
1. 金属
金属材料通常为金属元素组合。拥有大量非定域电子，即电子不束缚于特定原子。金属许多性质直接归因于这些电子。金属是电和热的极好导体，对可见光不透明；抛光金属表面有金属光泽。此外金属强度高且可变形，故广泛用于结构应用。
2. 陶瓷
陶瓷是金属与非金属元素化合物；最常见为氧化物、氮化物、碳化物。此分类涵盖粘土矿物、水泥、玻璃等广泛材料。这些材料通常对电和热绝缘，耐高温和恶劣环境优于金属和聚合物。力学行为上，陶瓷硬但极脆。
3. 聚合物
另一材料分类为聚合物。聚合物包括熟悉的塑料和橡胶材料。多为以碳、氢等非金属元素为化学基础的有机化合物；且分子结构巨大。这些材料通常密度低、可极度柔韧。
4. 复合材料
许多复合材料由多种材料类型工程设计而成。玻璃纤维是熟悉例子，玻璃纤维嵌入聚合物基体。复合材料设计旨在结合各组分最佳特性。玻璃纤维从玻璃获强度、从聚合物获柔韧性。近年许多材料发展涉及复合材料。
5. 半导体
半导体电学性能介于导体和绝缘体之间。此外，这些材料电学特性对微量杂质原子极敏感，杂质浓度可在极小空间区域精确控制。半导体使集成电路成为可能，过去二十年彻底改变电子和计算机产业(更别提我们的生活)。
6. 生物材料
生物材料用于植入人体替代患病或受损部位的部件。这些材料不得产生有毒物质，须与人体组织相容(即不引起不良生物反应)。以上所有材料——金属、陶瓷、聚合物、复合材料、半导体——均可用作生物材料。
未来材料
作为工程材料分类附录，科技持续演进。
智能材料(或智能材料)是当前正在创造的前沿材料类别，将对许多技术产生重大影响。"智能"暗示这些材料能检测环境变化并按预设方式响应——这也是生物体特征。此外"智能"概念延伸至结合智能与传统材料的更复杂系统。
某种传感器(检测输入信号)和执行器是智能材料(或系统)组件(执行响应性自适应功能)。
响应温度、电场、磁场变化，执行器可改变形状、位置、固有频率或力学特性。形状记忆合金、压电陶瓷、磁致伸缩材料、电/磁流变流体是执行器最常用材料。
形状记忆合金为温度变化时经变形后恢复原形的金属。压电陶瓷响应施加电场/电压伸缩；尺寸变化时也产生电场。
结论
以上是我们日常发现使用的材料类型。基于这些材料分类，研究者致力于改进质量或便于深入研究。
工业技术