1 1电子功能与元器件材料与功能材料的分类

第七章 光纤及光纤传感器
第八章 压力传感器
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2/13/2019
学习这门课的 必要性 学习这门课的必要性
科学发展的三大支柱
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?高技术的支柱：新能 源技术，包括核能技术、 太阳能技术、燃煤、磁
材料科学流体发电技术、地热能
技术、海洋能?技高术科等技 的 前 导 ： 信
能信源息科技学术?括 成 单 高 的高对 材 晶 性 开科超 料 材 能 发技导 、 料 结 利的材陶、构用基料瓷纤材息技信微技算技础、材维料技术技电术机术：高料材、术为术子、技等新温、料特，基、技光术材材非、种它础自术导和料料晶超功以，动、技人技、态微能微包化光术工术人材粒材电括技电、智，工料材料子通术子计能包合、料等、、
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4. 功能材料的分类
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开发新材料的必要性和可能性
1. 人类的需求增加
2. 现有资源的枯竭
3. 科学技术的发展
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5.高新技术及其应用材料的典型例子 LOGO
A：宇航材料
航天飞机 长：37.2M ， 宽：23.8M，重：68.8吨
火箭 长：56M
重：2020吨
1头锥和机翼
（1260-1500 ℃）
B：新能源材料（核能）
原子能的理论基础：爱因斯坦的质能方程（ 1905年）
核能开发阶段E＝：mc2 1.实现人工核反应 表示的质量(m)和能量(E)之间的关系。式中c为光速
1 初2期.人发工核现反中应 （子191及9年卢轻瑟福原： α素粒子裂轰击变N）
3.重H元4e ?素N14 裂?? ? 变O17 ?及H1（链质子）式反应
玻璃（普通玻璃、石英玻璃、硼化玻璃、钢化玻璃、铅玻璃等）
水泥
耐火材料（氧化铝、氧化硅、氧化镁、石棉等） 精细陶瓷（金属氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等）
复合材料
非金属基复合材料（玻璃纤维 /树脂、碳纤维 /树脂） 金属基复合材料（硼 /铝、碳 /铝）
合成纤维（锦纶、腈纶、涤纶、丙纶、维纶等） 合成橡胶（丁苯、氯丁、丁腈、聚氨酯、氟橡胶、硅橡胶等） 合成塑料（聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚砜等） 合成胶黏剂和涂料（聚氨酯、环氧 -丁腈、酚醛 -缩醛） 部分液晶（近晶型、项列型、胆甾型）
功能材料
不凝聚、不沉淀的胶体，还有霍尔器件等）
电学功能材料（光电转换材料、半导体材料、超导材料、绝缘材料、 介电材料等）
光学功能材料（激光材料、光致变色材料，透光、导光玻璃、光声、 光磁材料等）
化学和生物功能材料（人造器官材料、气体、离子分离膜、抗血栓功能 材料等）
其他功能材料（混杂材料、合成碳纤维、氧化铅纤维等复合材料）
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3. 功能材料的概念
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功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、 声学、力学、化学、生物医学功能，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 而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
信息技术
生物工程技术
Diagram
能源技术 海洋工程技术
功能材料
黑色金属 有色金属
生铁（灰口铸铁、球磨铸铁、可锻铸铁）
碳钢（低、中碳钢，超高碳钢） 合金钢（不锈钢、工具钢、耐热钢、其它合金钢等） 轻金属（铝、镁、钠等）
重金属（汞、铜、铅、锌、钴锡、锑、银、金等） 稀有金属（锂、铍、钛、钼、钡、铯、银、金、钯等） 半金属（硅、硒、碲、砷等）
陶瓷（结构陶瓷、建筑陶瓷、传统陶瓷）
飞机减重： 一 架 波 音 767 飞 机
由于使用复合材料可减 重 450 公斤，采用高强 度钢代替原先的合金钢 减重 900公斤，采用改 进的铝合金又可减重 363 公斤，三项总计减 重约为1.7吨。
“哥伦比亚”号航天飞机 在起飞大约33秒后的照片12
5.高新技术及其应用材料的典型例子 LOGO
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1.材料科学的重要性
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1.材料科学的重要性
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能源指能够提供出能量的自然资源。能 源是人类生存的物质基础，社会经济发展的 原动力。
石油
核能
煤炭 电力
地热能
柴草
太阳能
人类利用能源三个时期
新能源
材料科学是能源技术的基础 6
材料
金属材料
无机非金 属材料
有机高分 子材料
2. 材料的分类
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5.高新技术及其应用材料的典型例子 LOGO
我国进行的 原子弹实验
5.高新技术及其应用材料的典型例子 LOGO
热分解的碳纤维和石墨化树脂
2机身和机翼下表面 （ 650-1260 ℃）
高温陶瓷瓦（SiO2纤维+硼化硅） 3机身侧面和机翼上表面（370-650 ℃）
低温陶瓷瓦（SiO2纤维+胶状SiO2） 4货舱门、尾端机身等 （<398℃）
粘瓦（聚芳纤胺纤维）
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5.高新技术及其应用材料的典型例子 LOGO
27
4
30 1
Al ? He ?? ? P ? n(中子 )
13
2
15 0
28
1
1
Si ? H ? n
3 重核裂变及链式反应 14
1
0
235 1
141
91
1
U ? n ?? ? Ba ? Kr ? 3n(中子)
92 0
56
36
0
费米
哈恩
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重元素裂变及链式反应示意
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5.高新技术及其应用材料的典型例子 LOGO
2
7
8
1
1932：（质子轰击Li）
7
1
8
4
4
Li ? H ?? ? （Be）?? ? He ? He
3
1
4
2
2
30万eV
860万eV
发出1690万eV
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5.高新技术及其应用材料的典型例子 LOGO
2 中子的发现轻元素的裂变
1932年，英国的查德威尔：α粒子轰击Be，发现了中子,获得
1935年诺贝尔奖。 1934年，居里夫妇：α粒子轰击Al
纳米技术 环ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ技术
计算机技术
空间技术
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4. 功能材料的分类
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热学功能材料（高温耐热材料、燃气轮机、飞机、汽车的高温绝缘材料等）
机械功能材料（质轻、高强度、高硬度材料。例如普通钢抗拉伸强度是 （20-40）kg/mm2 高强度钢为（40-100）kg/mm2，此外， 还有超塑性、抗震材料等)
磁学功能材料（永磁铁、磁流体、即强磁性微粉分布于液相无磁滞现象、
电子功能材料及元器件
电子科学与工程学院
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目录
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第一章 电子功能材料概述（形状记忆合金，超导材料，半
导体超晶格材料，电子功能陶瓷，有机电致发光材料和液晶材料）
第二章 化合物晶体的缺陷化学基础
第三章 热敏陶瓷及热（温）敏感元件
第四章 半导体气体敏感元件
第五章 湿度敏感器件
第六章 光敏及光电器件