功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來(lái)制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。
　　功能材料的重要性
　　功能材料是新材料領(lǐng)域的核心，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展及國(guó)防建設(shè)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。它涉及信息技術(shù)、生物工程技術(shù)、能源技術(shù)、納米技術(shù)、環(huán)保技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、海洋工程技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。功能材料不僅對(duì)高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動(dòng)和支撐作用，還對(duì)我國(guó)相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和升級(jí)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展起著重要的促進(jìn)作用。
　　功能材料種類(lèi)繁多，用途廣泛，正在形成一個(gè)規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場(chǎng)前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。世界各國(guó)均十分重視功能材料的研發(fā)與應(yīng)用，它已成為世界各國(guó)新材料研究發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，也是世界各國(guó)高技術(shù)發(fā)展中戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。在全球新材料研究領(lǐng)域中，功能材料約占 85 % 。我國(guó)高技術(shù)(863)計(jì)劃、國(guó)家重大基礎(chǔ)研究[973]計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目中均安排了許多功能材料技術(shù)項(xiàng)目（約占新材料領(lǐng)域70%比例），并取得了大量研究成果。
　　新型功能材料國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
　　當(dāng)前國(guó)際功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料及材料的分子、原子設(shè)計(jì)等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功能材料技術(shù)正在成為一些發(fā)達(dá)國(guó)家強(qiáng)化其經(jīng)濟(jì)及軍事優(yōu)勢(shì)的重要手段。
　　超導(dǎo)材料
　　以NbTi、Nb3Sn為代表的實(shí)用超導(dǎo)材料已實(shí)現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導(dǎo)磁體及大型加速器磁體等多個(gè)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用；SQUID作為超導(dǎo)體弱電應(yīng)用的典范已在微弱電磁信號(hào)測(cè)量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導(dǎo)的裝置無(wú)法達(dá)到的。但是，由于常規(guī)低溫超導(dǎo)體的臨界溫度太低，必須在昂貴復(fù)雜的液氦(4.2K)系統(tǒng)中使用，因而嚴(yán)重地限制了低溫超導(dǎo)應(yīng)用的發(fā)展。
　　高溫氧化物超導(dǎo)體的出現(xiàn)，突破了溫度壁壘，把超導(dǎo)應(yīng)用溫度從液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）溫區(qū)。同液氦相比，液氮是一種非常經(jīng)濟(jì)的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應(yīng)用帶來(lái)了極大的方便。另外，高溫超導(dǎo)體都具有相當(dāng)高的上臨界場(chǎng)[H c2 (4K)>50T]，能夠用來(lái)產(chǎn)生20T以上的強(qiáng)磁場(chǎng)，這正好克服了常規(guī)低溫超導(dǎo)材料的不足之處。正因?yàn)檫@些由本征特性Tc、Hc2所帶來(lái)的在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的巨大潛在能力，吸引了大量的科學(xué)工作者采用最先進(jìn)的技術(shù)裝備，對(duì)高Tc超導(dǎo)機(jī)制、材料的物理特性、化學(xué)性質(zhì)、合成工藝及顯微組織進(jìn)行了廣泛和深入的研究。高溫氧化物超導(dǎo)體是非常復(fù)雜的多元體系，在研究過(guò)程中遇到了涉及多種領(lǐng)域的重要問(wèn)題，這些領(lǐng)域包括凝聚態(tài)物理、晶體化學(xué)、工藝技術(shù)及微結(jié)構(gòu)分析等。一些材料科學(xué)研究領(lǐng)域最新的技術(shù)和手段，如非晶技術(shù)、納米粉技術(shù)、磁光技術(shù)、隧道顯微技術(shù)及場(chǎng)離子顯微技術(shù)等都被用來(lái)研究高溫超導(dǎo)體，其中許多研究工作都涉及了材料科學(xué)的前沿問(wèn)題。高溫超導(dǎo)材料的研究工作已在單晶、薄膜、體材料、線材和應(yīng)用等方面取得了重要進(jìn)展。
　　生物醫(yī)用材料
　　作為高技術(shù)重要組成部分的生物醫(yī)用材料已進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的新階段，其市場(chǎng)銷(xiāo)售額正以每年16%的速度遞增，預(yù)計(jì)20年內(nèi)，生物醫(yī)用材料所占的份額將趕上藥物市場(chǎng)，成為一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。生物活性陶瓷已成為醫(yī)用生物陶瓷的主要方向；生物降解高分子材料是醫(yī)用高分子材料的重要方向；醫(yī)用復(fù)合生物材料的研究重點(diǎn)是強(qiáng)韌化生物復(fù)合材料和功能性生物復(fù)合材料，帶有治療功能的HA生物復(fù)合材料的研究也十分活躍。
　　能源材料
　　太陽(yáng)能電池材料是新能源材料研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，IBM公司研制的多層復(fù)合太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)換率高達(dá)40%。美國(guó)能源部在全部氫能研究經(jīng)費(fèi)中，大約有50%用于儲(chǔ)氫技術(shù)。固體氧化物燃料電池的研究十分活躍，關(guān)鍵是電池材料，如固體電解質(zhì)薄膜和電池陰極材料，還有質(zhì)子交換膜型燃料電池用的有機(jī)質(zhì)子交換膜等，都是目前研究的熱點(diǎn)。
　　生態(tài)環(huán)境材料
　　生態(tài)環(huán)境材料是20世紀(jì)90年代在國(guó)際高技術(shù)新材料研究中形成的一個(gè)新領(lǐng)域，其研究開(kāi)發(fā)在日、美、德等發(fā)達(dá)國(guó)家十分活躍，主要研究方向是：
　　①直接面臨的與環(huán)境問(wèn)題相關(guān)的材料技術(shù)，例如，生物可降解材料技術(shù)，CO 2 氣體的固化技術(shù)，SOx、NOx催化轉(zhuǎn)化技術(shù)、廢物的再資源化技術(shù)，環(huán)境污染修復(fù)技術(shù)，材料制備加工中的潔凈技術(shù)以及節(jié)省資源、節(jié)省能源的技術(shù)；
　　②開(kāi)發(fā)能使經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境協(xié)調(diào)性材料，如仿生材料、環(huán)境保護(hù)材料、氟里昂、石棉等有害物質(zhì)的替代材料、綠色新材料等；③材料的環(huán)境協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)。
　　智能材料
　　智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料，是現(xiàn)代高技術(shù)新材料發(fā)展的重要方向之一，將支撐未來(lái)高技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)意義下的功能材料和結(jié)構(gòu)材料之間的界線逐漸消失，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能化、功能多樣化。科學(xué)家預(yù)言，智能材料的研制和大規(guī)模應(yīng)用將導(dǎo)致材料科學(xué)發(fā)展的重大革命。國(guó)外在智能材料的研發(fā)方面取得很多技術(shù)突破，如英國(guó)宇航公司在導(dǎo)線傳感器，用于測(cè)試飛機(jī)蒙皮上的應(yīng)變與溫度情況；英國(guó)開(kāi)發(fā)出一種快速反應(yīng)形狀記憶合金，壽命期具有百萬(wàn)次循環(huán)，且輸出功率高，以它作制動(dòng)器時(shí)、反應(yīng)時(shí)間，僅為10分鐘；在壓電材料、磁致伸縮材料、導(dǎo)電高分子材料、電流變液和磁流變液等智能材料驅(qū)動(dòng)組件材料在航空上的應(yīng)用取得大量創(chuàng)新成果。
　　國(guó)內(nèi)功能材料發(fā)展的現(xiàn)狀和差距
　　我國(guó)非常重視功能材料的發(fā)展，在國(guó)家攻關(guān)、“ 863”、“973”、國(guó)家自然科學(xué)基金等計(jì)劃中，功能材料都占有很大比例。在“九五”“十五”國(guó)防計(jì)劃中還將特種功能材料列為“國(guó)防尖端”材料。這些科技行動(dòng)的實(shí)施，使我國(guó)在功能材料領(lǐng)域取得了豐碩的成果。在“863”計(jì)劃支持下，開(kāi)辟了超導(dǎo)材料、平板顯示材料、稀土功能材料、生物醫(yī)用材料、儲(chǔ)氫等新能源材料，金剛石薄膜，高性能固體推進(jìn)劑材料，紅外隱身材料，材料設(shè)計(jì)與性能預(yù)測(cè)等功能材料新領(lǐng)域，取得了一批接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果，在國(guó)際上占有了一席之地。鎳氫電池、鋰離子電池的主要性能指標(biāo)和生產(chǎn)工藝技術(shù)均達(dá)到了國(guó)外的先進(jìn)水平，推動(dòng)了鎳氫電池的產(chǎn)業(yè)化；功能陶瓷材料的研究開(kāi)發(fā)取得了顯著進(jìn)展，以片式電子組件為目標(biāo)，我國(guó)在高性能瓷料的研究上取得了突破，并在低燒瓷料和賤金屬電極上形成了自己的特色并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，使片式電容材料及其組件進(jìn)入了世界先進(jìn)行列； 高檔釹鐵硼產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得顯著進(jìn)展，在某些成分配方和相關(guān)技術(shù)上取得了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)； 功能材料還在“兩彈一星”、“四大裝備四顆星”等國(guó)防工程中作出了舉足輕重的貢獻(xiàn)。
　　目前世界各國(guó)功能材料的研究極為活躍，充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，新技術(shù)、新專(zhuān)利層出不窮。發(fā)達(dá)國(guó)家企圖通過(guò)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的形式在特種功能材料領(lǐng)域形成技術(shù)壟斷，并試圖占領(lǐng)中國(guó)廣闊的市場(chǎng)，這種態(tài)勢(shì)已引起我國(guó)的高度重視。近年來(lái)，我國(guó)在新型稀土永磁、生物醫(yī)用、生態(tài)環(huán)境材料、催化材料與技術(shù)等領(lǐng)域加強(qiáng)了專(zhuān)利保護(hù)。但是，我們應(yīng)該看到，我國(guó)目前功能材料的創(chuàng)新性研究不夠，申報(bào)的專(zhuān)利數(shù)，尤其是具有原創(chuàng)性的國(guó)際專(zhuān)利數(shù)與我國(guó)的地位遠(yuǎn)不相稱(chēng)。我國(guó)功能材料在系統(tǒng)集成方面也存在不足，有待改進(jìn)和發(fā)展。
　　國(guó)內(nèi)外功能材料社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求分析
　　功能材料的國(guó)外需求分析
　　根據(jù)預(yù)測(cè)， 2001年新材料技術(shù)產(chǎn)業(yè)在世界市場(chǎng)的銷(xiāo)售額將超過(guò)4000億美元,，其中功能材料約占75～80%。某些特種功能材料就其單項(xiàng)而言，其市場(chǎng)也是巨大的。1995年信息功能陶瓷材料及其制品的世界市場(chǎng)銷(xiāo)售額已達(dá)210億美元，預(yù)期到2010年將達(dá)到800億美元；2000年超導(dǎo)材料銷(xiāo)售額已達(dá)80億美元,預(yù)測(cè)2010年的年銷(xiāo)售額預(yù)計(jì)將達(dá)到600億美元，其中高溫超導(dǎo)電力設(shè)備的全球銷(xiāo)售額可達(dá)50-60億美元,到2020年，全球與超導(dǎo)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值（按1995年的價(jià)格估算）可能達(dá)到1500億到2000億美元，其中高溫超導(dǎo)占60%；2010年全球釹鐵硼永磁材料的市場(chǎng)需求量將達(dá)14.6萬(wàn)噸,產(chǎn)值達(dá)80億美元，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值700億美元；生物醫(yī)用材料是一個(gè)正在迅速發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域，目前全球生物醫(yī)用材料及制品的產(chǎn)值超過(guò)700億美元，美國(guó)約為400億美元，與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相當(dāng)，是美國(guó)經(jīng)濟(jì)中最活躍、出口量最大的6個(gè)產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)一直保持每年20%以上的速率持續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)前十年左右,生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)將達(dá)到藥物市場(chǎng)的份額；隨著可持續(xù)發(fā)展政策被各國(guó)政府的廣泛采納，生態(tài)環(huán)境材料的市場(chǎng)需求也將迅速增加，估計(jì)2010年的社會(huì)需求將高于500億美元。可見(jiàn)，在全球經(jīng)濟(jì)中，特種功能材料無(wú)論是需求的規(guī)模，還是需求的增長(zhǎng)速度，都是相當(dāng)驚人的。
　　功能材料的國(guó)內(nèi)需求分析
　　中國(guó)作為一個(gè) 12億人口的大國(guó)，正在實(shí)施宏偉的第三步發(fā)展戰(zhàn)略，這一根本國(guó)情加之特種功能材料在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的重要作用和地位，決定了我國(guó)對(duì)功能材料的需求將是巨大的。
　　功能材料不僅是發(fā)展我國(guó)信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)等高技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，而且是改造與提升我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ) ,直接關(guān)系到我國(guó)資源、環(huán)境及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
　　我國(guó)國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)一直受到以美國(guó)為首的西方國(guó)家的封鎖和禁運(yùn)，所以我國(guó)國(guó)防用關(guān)鍵特種功能材料是不可能依靠進(jìn)口來(lái)解決的，必須要走獨(dú)立自主、自力更生的道路。如軍事通信、航空、航天、導(dǎo)彈、熱核聚變、激光武器、激光雷達(dá)、新型戰(zhàn)斗機(jī)、主戰(zhàn)坦克以及軍用高能量密度組件等，都離不開(kāi)特種功能材料的支撐。
　　我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)發(fā)展新型能源及能源材料具有迫切的需求。能源材料是發(fā)展能源技術(shù)、提高能源生產(chǎn)和利用效率的關(guān)鍵因素，我國(guó)目前是世界上能源消費(fèi)增長(zhǎng)最快的國(guó)家，同時(shí)也是能源緊缺的國(guó)家。發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)、使用清潔能源、節(jié)約石油資源等政策措施使得新型能源轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能材料的需求不斷增加。近年來(lái)，隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國(guó)便攜式電器如手提電話、筆記本計(jì)算機(jī)用戶(hù)每年均以超過(guò) 20%的速度增加，形成了一個(gè)對(duì)小型高能量密度電池的巨大社會(huì)需求。
　　隨著移動(dòng)通信等新一代電子信息技術(shù)的迅速崛起，作為一大批基礎(chǔ)電子元器件技術(shù)核心的信息功能陶瓷日益成為我國(guó)發(fā)展相關(guān)高技術(shù)的需求重點(diǎn)。按照 5%的世界市場(chǎng)占有率計(jì)，2010 年我國(guó)信息功能陶瓷材料及制品的年銷(xiāo)售額將達(dá) 300億元人民幣，對(duì)信息通訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有舉足輕重的作用。
　　我國(guó)是一個(gè)稀土大國(guó)，其工業(yè)儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的 70%以上，發(fā)展稀土功能材料我國(guó)有著獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)。例如，稀土永磁材料全世界的年平均增長(zhǎng)率為23%,而我國(guó)高達(dá)60%，1995年全球的釹鐵硼永磁材料的生產(chǎn)總量為6000噸，其中我國(guó)為2000噸，占總量的1/3，預(yù)測(cè)2010年全球釹鐵硼永磁材料的產(chǎn)量將達(dá)14.6萬(wàn)噸，產(chǎn)值達(dá)80億美元,其中我國(guó)的產(chǎn)量將達(dá)5.4萬(wàn)噸，產(chǎn)值達(dá)20多億美元，相關(guān)器件產(chǎn)值達(dá)100～150億美元。稀土在發(fā)光、催化等領(lǐng)域的應(yīng)用也具有廣闊的市場(chǎng)需求。
　　我國(guó)西部還擁有一些儲(chǔ)量豐富的資源，如稀土、鎢、鈦、鉬、鉭、鈮、釩、鋰等，有的工業(yè)儲(chǔ)量甚至占世界總儲(chǔ)量的一半以上，這些資源均是特種功能材料的重要原材料。研究開(kāi)發(fā)與上述元素相關(guān)的特種功能材料，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，將大幅度地提高我國(guó)相關(guān)特種功能材料及制品的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，這對(duì)實(shí)現(xiàn)西部資源的高附加值利用，將西部的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)具有重要意義，將有力地支持國(guó)家的西部大開(kāi)發(fā)。
　　隨著我國(guó)人民生活質(zhì)量的進(jìn)一步改善和提高 ,我國(guó)潛在的生物醫(yī)用材料市場(chǎng)將很快轉(zhuǎn)化為充滿勃勃生機(jī)的現(xiàn)實(shí)市場(chǎng),從而創(chuàng)造出巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。
　　我國(guó)已確定“在發(fā)展中解決保護(hù)，在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展”的原則，簽署了有關(guān)國(guó)際公約，并通過(guò)了國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)，這些都為生態(tài)環(huán)境材料需求發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。發(fā)展生態(tài)環(huán)境材料，除了在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面具有巨大的需求之外，在政治上還對(duì)我國(guó)加入 WTO，融入國(guó)際社會(huì)，提升國(guó)際地位具有重要作用。此外，生態(tài)環(huán)境材料還對(duì)我國(guó)的“科技、人文、綠色”奧運(yùn)工程起著特殊的作用。
　　總之，在未來(lái)的五到十年，我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及國(guó)家安全對(duì)功能材料有著巨大的需求，功能材料是關(guān)系到我國(guó)能否順利實(shí)現(xiàn)第三步戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵新材料。