第9章_功能薄膜材料综述
功能性膜材料
功能性膜材料功能性膜材料是一种具有特殊功能的薄膜材料，广泛应用于电子、光电子、能源存储和转换、生物医学等领域。
它具有多种功能，例如传导、隔离、防护、分离等，能够满足不同领域的需求。
首先，功能性膜材料在电子领域具有重要的应用。
在光电子设备、晶体管和光伏电池等装置中，功能性膜材料可以作为导电层、玻璃保护层和隔离层来提供电子的传导功能和环境的保护功能。
例如，以氧化物薄膜为主导的功能性膜材料可以在光电子设备中作为透明导电膜使用，实现高效的能量转换和电子传输。
其次，功能性膜材料在能源存储和转换领域也发挥着重要作用。
在锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等能源转换设备中，功能性膜材料可以作为电解质膜、隔离层和阻隔层来实现离子传输、电子分离和环境防护。
这些膜材料具有超高的离子导电率和电子应变率，可以提高能源设备的效能和寿命，并且减少对环境的污染。
另外，功能性膜材料在生物医学领域应用广泛。
医用膜材料可以用于医用敷料、组织工程支架、药物缓释和生物传感器等应用。
这些膜材料具有良好的生物相容性和生物附着性，可以促进伤口愈合、支持组织生长、控制药物释放和检测生物信号。
此外，功能性膜材料还可以用于食品包装、环境污染治理和化学合成等行业。
在食品包装中，功能性膜材料可以通过调节透气性、阻隔性和杀菌性等特性来延长食品的保鲜期和改善安全性。
在环境污染治理方面，功能性膜材料可以作为滤料和催化剂载体来实现污染物的分离和转化。
在化学合成中，功能性膜材料可以作为催化剂和分离膜来提高反应效率和纯度。
总之，功能性膜材料具有多种功能，在电子、光电子、能源存储和转换、生物医学等领域都有重要的应用。
随着科技的进步和需求的增加，功能性膜材料的研究和开发将会更加重要，为不同领域的创新和发展提供更多可能性。
功能薄膜材料
功能薄膜材料功能薄膜材料是一类具有特殊功能和性能的薄膜材料，广泛应用于电子、光学、医疗、能源等领域。
它们具有优异的光学、电子、磁性、机械、化学等性能，可以实现多种功能，满足不同领域的需求。
功能薄膜材料的研究和应用对于推动科技创新和产业发展具有重要意义。
首先，功能薄膜材料在电子领域具有重要应用。
例如，氧化铟锡(ITO)薄膜广泛应用于液晶显示器、触摸屏等电子产品中，具有优异的导电性和透明性；氧化锌(ZnO)薄膜具有优异的半导体性能，可用于光电器件和传感器中；有机薄膜晶体管(OTFT)是一种新型的柔性电子器件，可实现可弯曲、可卷曲的电子产品。
这些功能薄膜材料的应用，推动了电子产品的不断创新和发展。
其次，功能薄膜材料在光学领域也发挥着重要作用。
例如，光学膜具有反射、透射、吸收等特殊光学性能，可用于激光器、光学镜片、光学滤波器等光学器件中；光学薄膜还可用于制备光学薄膜滤光片、偏振片、分光镜等光学元件，广泛应用于光学仪器、激光设备、光学通信等领域。
这些功能薄膜材料的应用，提高了光学器件的性能和功能。
此外，功能薄膜材料在医疗和生物领域也有重要应用。
例如，生物相容性薄膜可用于医用植入材料、药物缓释系统等医疗器械中，具有良好的生物相容性和药物控释性能；生物传感器薄膜可用于检测生物分子、细胞等生物样品，具有高灵敏度和快速响应特性。
这些功能薄膜材料的应用，促进了医疗器械和生物技术的发展。
最后，功能薄膜材料在能源领域也具有重要意义。
例如，太阳能电池中的光伏薄膜可将太阳能转换为电能，具有高效、轻薄、柔性等特点；锂离子电池中的隔膜薄膜可实现电解质的隔离和离子传输，影响电池的安全性和循环寿命。
这些功能薄膜材料的应用，推动了新能源技术的发展和应用。
综上所述，功能薄膜材料具有多种特殊功能和性能，在电子、光学、医疗、能源等领域具有重要应用。
随着科学技术的不断进步和创新，功能薄膜材料的研究和应用将会更加广泛，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
功能薄膜材料
功能薄膜材料
功能薄膜材料是一种具有特殊功能性能的薄膜材料，它通过特殊的工艺和组合材料的设计，赋予薄膜具备超强的各种特性和功能，广泛应用于各个领域。
首先，功能薄膜材料具有优异的阻隔性能。
它能够有效隔绝空气、水分、氧气或其它气体的渗透，以达到保鲜、降解、保护等作用。
例如在食品包装领域，利用功能薄膜材料制成的包装膜能够有效阻隔水分和氧气的渗透，从而保持食物的新鲜度和口感。
其次，功能薄膜材料具有优异的光学性能。
它能够具有不同的透光性能，如高透明度、透光率、反射率等，可应用于玻璃、显示屏、太阳能等领域。
例如在光伏领域，功能薄膜材料可以作为太阳能电池板的覆盖层，提高光的吸收效率。
此外，功能薄膜材料还具有优异的化学性能。
它可以具备耐腐蚀、耐高温、耐候性等特性。
例如在汽车领域，功能薄膜材料可以用于制作防刮擦、耐高温的保护膜，提高车身的耐用性和外观质量。
此外，功能薄膜材料还具有优异的机械性能。
它可以具备高强度、高柔韧性和高稳定性等特性。
例如在建筑领域，利用功能薄膜材料可以制造出轻质、高强度的膜结构，应用于建筑的遮阳、保温、通风等功能。
最后，功能薄膜材料还具备可控性能。
它可以根据需要改变或
调节特性，如热敏性、光敏性和形状记忆性等。
例如在医疗领域，利用功能薄膜材料可以制造出温度敏感的溶解缝线，用于内部手术线缝合后随时间自行溶解。
总之，功能薄膜材料是一种多功能的材料，具备优异的阻隔性能、光学性能、化学性能、机械性能和可控性能。
它在食品包装、光伏、汽车、建筑、医疗等领域有广泛的应用前景，并将为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
薄膜材料综述
薄膜材料综述科技的发展对材料的要求越来越高，一种新材料的问世对社会的影响将非常巨大．考虑到新材料的获得一般都不太容易，而且其价格不菲，由此，研究附着在基体表面的薄膜材料就很有意义．薄膜材料可以看成表面材料，一般都非常薄，因此，薄膜材料的制备及其表征方法与材料表面研究有着非常密切的联系.薄膜材料不仅具有优越的力学、热学等性能，而且还具有光电、压电、磁性等特定功能，并且成本较低，所以广泛应用于生产和生活中．按其性能和实际用途划分，可分为结构薄膜材料和功能薄膜材料．结构薄膜结构薄膜材料在材料应用中非常重要，它可以提高材料的力学性能、减轻材料的质量、减少成本等．其主要有高温合金薄膜、陶瓷薄膜、准晶薄膜等．其中高温合金薄膜主要应用于汽轮机及航天发动机的涡轮叶片的涂层；陶瓷薄膜主要用作大容量的薄膜电容器、超导体、固／液分离膜等；准晶薄膜由于具有高硬度、低摩擦因数、低热导率、低电导率、抗氧化、耐腐蚀及特殊的光学性能而被应用于不粘锅涂层、热障和热防护涂层、太阳能选择吸收器等方面．功能薄膜功能薄膜材料是广泛应用于国民经济、军事工业等领域的基础材料，具有重要的应用和基础研究价值．主要有光学薄膜、电极薄膜、磁性薄膜等．其中，光学薄膜主要用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器，如反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜等；电极薄膜主要应用于太阳能电池及透明导电氧化物(TCO)薄膜；磁性薄膜一般按材料性质分为金属和非金属磁膜材料，按材料组织状态分为非晶、多层调制和微晶磁膜材料．磁膜材料广泛用于制造计算机存储，光通信中的磁光调制器、光隔离器和光环行器等；也用作磁记录薄膜介质、薄膜磁头和磁光记录盘等．薄膜制备薄膜的制备方法很多，原理也有所不同，归纳起来，常见的薄膜制备方式主要有两种，物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)和等离子体化学气相沉积(Plasma Chemical Vapor Deposition，PCVD)．其中物理气相沉积主要有3种常见的方法：磁控溅射镀膜、离子束溅射镀膜和脉冲激光沉积镀膜(Pulsed Laser Deposition，PLD)．以往薄膜制备主要采用PCVD方法，但此方法对于反应器工件的清洁度要求比较高，制备的薄膜表面比较粗糙．另外，由于是化学方法镀膜，对环境的污染比较大．相比之下，近年来兴起的PVD方法，综合性能比较好，所以目前薄膜制备更多采用的是PVD方法．脉冲激光沉积镀膜PLD技术是将高能量的脉冲激光束聚焦作用于靶材表面，使靶材瞬间在真空中蒸发，从而在衬底上沉积成膜的一种镀膜技术．特别适用于制备合金及化合物薄膜，即使靶材中不同组元有不同的蒸汽压，蒸发时也不会发生组分偏离．镀膜需要在真空下完成，通过PLD方法制得的薄膜成分与靶材成分基本一致，所以薄膜成分易控制，无需退火等苛刻条件，即可得到性能良好的薄膜，降低了制备的难度与成本．磁控溅射镀膜磁控溅射镀膜主要有直流溅射镀膜和射频溅射镀膜两种，直流溅射镀膜只适合于金属，而射频溅射镀膜对金属和非金属都适用．磁控溅射的基本原理是：系统抽到高真空后，充入惰性气体(一般为氩气)，在阴极和阳极间加几千伏电压，两极间即产生辉光放电．放电产生的正离子在电场作用下，高速轰击靶材，受碰撞后从靶面逸出的靶原子称为溅射原子，其能量在一至几十电子伏范围．溅射原子在基片表面沉积成膜．通过增加磁场控制溅射原子的路径，可大大提高沉积速率，提高镀膜的效率．由于在靶材表面建立与电场正交磁场，解决了二极溅射沉积速率低，等离子体离化率低等问题，是目前镀膜工业的主要方法之一．磁控溅射与其他镀膜技术相比具有如下特点：可制备成靶的材料范围广，几乎所有金属、合金和陶瓷材料都可以制成靶材；在适当条件下，多元靶材共溅射方式，可沉积配比精确恒定的合金；在溅射的放电气氛中加入氧、氮或其他活性气体，可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜；通过精确地控制溅射镀膜过程，容易获得均匀的高精度的膜厚；通过离子溅射靶材料物质由固态直接转变为等离子态，溅射靶的安装不受限制，适合于大容积镀膜室多靶布置设计；溅射镀膜具有速度快、膜层致密、附着性好等特点，很适合于大批量、高效率的工业生产．离子束溅射镀膜离子束溅射镀膜(Ion Beam Sputter Deposi—tion，IBSD)是PVD 的一种，其原理是通过一个大功率的离子源产生高能的离子束轰击靶材，使固体原子或分子射出到达基板表面，实现膜料的沉积．与传统的电子束蒸发技术相比，离子束溅射沉积粒子的动能更大，一般为10 eV 以上，是电子束蒸发方法的几十倍．因此制备的薄膜十分致密，不易形成柱状结构，具有损耗小、稳定性高、抗激光损伤性能较好等优点．同时离子束溅射的离子束能量和束流可精确控制，因而工艺稳定，可重复性好，是制备高质量光学薄膜的一种重要手段．在激光技术、光通信技术的发展中，发挥了重要的作用，在其他领域，也具有广阔的应用前景．离子束溅射镀膜实际上是真空蒸发镀膜和反应磁控溅射镀膜的结合，也是在高真空腔内完成镀膜的．但与磁控溅射不同的是其基体在阴极，靶材在阳极，蒸发出来的靶材分子在通过等离子区时发生电离，正离子在电场作用下迅速打到基体表面，实现镀膜．薄膜的分析表征方法表面分析技术是研究材料表面的化学组分、形貌、原子结构、键和状态(电子态和原子态)等信息的实验技术．按所得的信息分类，表面分析技术有组分分析、结构分析、形貌分析和表面键合状态分析等．由于固体材料的表面极易从周围吸附气体分子，所以表面分析仪器也要求比较高的真空度．表面组分分析目前许多物理、化学方法都可以用来分析材料表面的化学成分，但往往只能得到材料的平均化学成分，无法获知表面特征微区的化学组成．电子或场离子显微术及扫描探针显微术，虽然可以提供微观形貌、结构等信息，却无法直接测定化学组成．而显微电子能谱则是特征微区成分分析的有力工具，它可以直接测量材料的微结构或微小区域中元素组分和化学态及其分布．X线光电子能谱分析X线光电子能谱分析(X-ray PhotoelectronSpectroscopy，XPS)是利用x线源产生很强的x线轰击样品，从样品中激发出电子，并将其引入能量分析器，探测经过能量分析的电子，做出x线对能量的分布图．它可以用于区分非金属原子的化学状态和金属的氧化状态，所以又称为化学分析光电子能谱仪(Electron—Spectroscopy for ChemicalAnalysis，ESCA)．俄歇电子能谱分析俄歇电子能谱分析(Auger Electron Spec—troscopy，AES)是利用入射电子束使原子内层能级电离，产生无辐射俄歇跃迁．其原理是：当内层电缺位时出现一个空位，使整个原子体系处于不稳定的激发态，然后自发地由能量高的状态跃迁到能量低的状态，这个过程称为弛豫过程．弛豫过程既可以是非辐射跃迁，也可以是辐射跃迁．当较外层的电子跃迁到空穴时，所释放的能量随即在原子内部被吸收而逐出较外层的另一个次级光电子，称为俄歇效应，亦称次级光电效应或无辐射效应，所逐出的次级光电子称为俄歇电子．俄歇电子逃逸到真空中，用电子能谱仪在真空中对其进行探测，对探测结果进行分析便可确定组分．能量色散X线分析能量色散X线分析也称EDX或EDS，主要应用于材料表面的微区成分分析．它的能量具有特征性，与入射辐射的能量无关．当较外层的电子跃人内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X线荧光，其能量等于两个能级之间的能量差．因此，X线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系．EDXA工作时温度一般比较高，所以一般都在液氮的冷却下进行分析．表面结构分析物质结构分析最常用的方法是X线衍射分析(x—Ray Diffraction，XRD)E15]．X 线衍射分析是一种微米级的表层分析，通过对材料进行X线衍射，分析其衍射图谱，可获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构、形态等信息．目前x线衍射(包括散射)已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法，在金属中的应用主要有物相分析和点阵参数测定两个方面．表面形貌分析材料表面形貌包括表面宏观形貌和显微组织形貌．由于受光学显微镜分辨率的限制，表面形貌分析已大量使用现代化的分析手段．扫描电子显微镜扫描电子显微镜(Scanning Electron Mi—croscope，sEM)是当极细电子束在样品表面作光栅状扫描时，利用扫描产生的二次电子或背散射电子量来调制同步扫描的成像显像管电子枪的栅极而成像的，反映的是样品表面形貌．扫描电子显微镜的优点是景深大，样品制备简单，对于导电材料，可直接放人样品室进行分析，对于导电性差或绝缘的样品则需要喷镀导电层。
功能薄膜材料
高能粒子沉积在基体上可通过能量转换，产生较高的热能，从而 增强了溅射原子与基体的附着力（消除因热应力产生的剥离）。 特别是溅射离子镀工艺中，一部分高能量的溅射原子将产生不同 程度的注入现象，可在基界面上形成一层溅射原子与基体材料原 子相互“混溶”的所谓伪扩散层（消除结构应力）。此外，在溅 射粒子的轰击过程中，基体始终处于等离子区中被清洗和激活， 不但清除了附着不牢的沉积原子，而且还可以净化且活化基体表 面。因此，使得溅射膜层与基体的附着力大大增强。 • 溅射镀膜密度大，针孔少，膜层的纯度较高，而且在溅射镀膜过 程中，不存在真空蒸镀时无法避免的坩埚污染现象。
3)在基片上形成薄膜的过程中,防止空气分 子作为杂质混入膜内或者在薄膜中形成化合物
物理过程
• 以热能转换方式，使镀膜材料粒子蒸发 或升华，成为具有一定能量的气态粒子 (原子，分子，原子团)；
• 气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动 方式传输到基体；
• 粒子淀积在基体表面上并凝聚成薄膜。
设备
• 真空镀膜室和真空抽气系统
溅射镀膜
• 定义：以一定能量的粒子（离子或中性 原子、分子）轰击固体表面，使固体近 表面的原子或分子获得足够大的能量而 最终逸出固体表面的工艺。溅射只能在 一定的真空状态下进行。
生活中的关联体验
• 雨后，如果我们走在砖块 砌的马路上，砖块松动下 面有泥浆，你一脚踩上去， 会有浆体喷射出来；
原理
其基本过程有气相物质的提供、传输及其在基体 上的沉积。
• 分类：按照气相物质产生的方式可大致分为:蒸发 镀(真空蒸发和电子束蒸发)、溅射镀(真流溅射、 射频溅射与离子束溅射)与离子镀。
真空蒸发镀膜
功能薄膜材料
功能薄膜材料
功能薄膜材料是近年来发展迅速的一类材料，具有许多独特的性能和应用。
下面我将介绍一些常见的功能薄膜材料及其应用。
首先，防护膜是一种广泛应用的功能薄膜材料。
它具有防水、防尘、防油等功能，在手机、平板电脑、汽车玻璃等产品上得到广泛应用。
防护膜的耐磨性好，能够有效保护产品表面不被划伤或磨损，延长产品使用寿命。
其次，光学膜是另一种重要的功能薄膜材料。
光学膜具有反射、透明、吸收等特性，可用于制备各种光学元件。
例如，反射膜常用于制造太阳能电池板，能够有效地反射阳光，提高太阳能的收集效率；透明膜常用于制造显示器、智能眼镜等光学设备，能够提高透光率，减少视觉衍射。
此外，导热膜也是一种具有重要应用的功能薄膜材料。
导热膜具有良好的导热性能，可以用于散热器、电子元件等产品中。
导热膜能够迅速将热量从高温区域传导到低温区域，降低元件的工作温度，提高产品的稳定性和可靠性。
此外，防雾膜也是一种常见的功能薄膜材料。
防雾膜具有防止表面水滴凝结成雾的功能，在车窗、镜片等产品上应用广泛。
防雾膜能够使水滴均匀分布在表面，减少光的散射，提高透光性。
最后，还有一些其他常见的功能薄膜材料，例如防紫外线膜、防静电膜、隔热膜等。
这些功能薄膜材料在电子产品、建筑材
料、汽车制造等许多领域有着广泛的应用。
总体来说，功能薄膜材料具有多种特殊的性能和应用。
随着科技的不断进步，功能薄膜材料的研发和应用将继续拓展，为我们的生活带来更多的便利和创新。
功能薄膜材料应用概述
功能薄膜材料应用概述 高性能材料的领先制造商英国威格斯公司(Victrex )日前正致力于推广可应用于电子元器件和电子设备的VICTEREX PEEK 产品，包括VICTREX PEEK 聚合材料和最新推出的APTIV 薄膜。
这些材料主要针对高端应用市场。
目前，PEEK 等高性能材料已经广泛应用于电子设备及其关键元件和部件中，如手机、电池、线路板、硬盘驱动器(HDD)、打印机、计算机、发光二极管(LED)、开关及连接插头等应用。
新型APTIV 薄膜是基于Victrex PEEL 聚合材料的创新型薄膜，用途也非常广泛，典型的应用案例包括用于DVD 主轴马达的止推垫圈、采用矿物填充级APTIV 薄膜用于扬声器扩音器球顶和表面贴装动圈麦克风等。
这些材料独特的综合性能可帮助电子厂商和终端用户轻松满足RoHS 和WEEE 等强制性指令的要求，并实现最理想的性能、质量和成本目标。
随着终端市场对电子产品的要求越来越高，如必须能够承受各种严酷的运行环境、必须是环保型产品、以及必须是高安全性产品，电子设备和元器件供应商也对材料提出了更严格的要求，包括更高的耐热性、更高的机械强度和可加工性等。
与此同时，随着当今电子产品的工作频率越来越高，以及无线电子产品采用的载波频率越来越高，客户也开始越来越关注终端产品的散热问题，并对材料提出越来越高的热性能要求和介电性能要求(即在很高频率下仍能保持很好的绝缘性能)。
PEEK 是一种于1978年由ICI 发明的聚合材料，其本身的特性包括：高温条件下机械强度高、连续使用温度高达260℃、热变形温度高于300℃、低蠕变性、低吸湿性、低热膨胀性、优异抗磨性、高强度、高尺寸稳定性、高抗化学特性、高耐腐蚀性和易于加工等。
它是用于电子元器件和电子设备的理想材料选择，不仅表面硬度高，具备出色的抗磨性，而且燃烧时产生的副产品无毒性，符合安全要求。
PEEK 材料还可在最大限度地保证电子产品稳定性和可靠性的同时，帮助客户节约总体成本。
功能薄膜材料课件ppt
05
功能薄膜材料的未来发展前景
提高性能与稳定性
总结词
随着科技的不断进步，功能薄膜材料的性能和稳定性得到了显著 提升，为各种应用领域提供了更好的材料基础。
详细描述
通过改进制备工艺、优化材料成分和结构，功能薄膜材料的物理 、化学和机械性能得以增强，如提高硬度、耐腐蚀性和热稳定性 等。这使得薄膜材料在极端环境下仍能保持稳定的性能，满足各 种严苛的应用需求。
详细描述：通过使用光学薄膜，能够有效地减少显示屏 幕的能耗，特别是在需要高亮度的户外环境下，能够显 著降低电池的消耗速度。
详细描述：光学薄膜通常具有较高的硬度和抗划痕性能 ，能够提高显示屏幕的耐用性，减少划痕和磨损，保持 显示的清晰度和美观度。
磁性薄膜在存储技术中的应用
总结词
高密度存储
详细描述
磁性薄膜在存储技术中用于制造高密度磁记录存储器，如 硬盘驱动器、磁带等。由于其具有较高的磁记录密度，能 够实现大容量、高速的数据存储和读取。
化学气相沉积法
热化学气相沉积
在高温下，将气体与基底表面发生化学反应，生成固态薄膜。
等离子体增强化学气相沉积
利用等离子体激活气体分子，使其更容易与基底表面发生化学反应 ，生成固态薄膜。
激光诱导化学气相沉积
利用激光诱导气体分子发生化学反应，生成固态薄膜。
溶胶-凝胶法
02
01
03
溶液制备
将前驱体溶于溶剂中，形成均匀的溶液。
功能薄膜材料课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 功能薄膜材料的制备方法 • 功能薄膜材料的性能特点 • 功能薄膜材料的应用实例 • 功能薄膜材料的未来发展前景
01
引言
什么是功能薄膜材料
功能薄膜材料的制备与应用研究
功能薄膜材料的制备与应用研究随着科技的发展，功能薄膜材料在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
它们不仅能提供保护、隔热和防水等基本功能，还具备着降低能源消耗、改善光电器件性能等高级功能。
本文将探讨功能薄膜材料的制备方法和应用研究的最新进展。
一、功能薄膜材料的制备方法功能薄膜材料的制备方法多种多样，其中包括物化法、化学合成法和生物法等。
物化法主要是利用高温、真空等条件将材料转变成薄膜状；化学合成法则是通过化学反应将材料溶解或沉积在基底上形成薄膜；生物法则是利用生物体内的微生物、生物聚合物等制备薄膜。
在物化法中，最常见的是蒸发沉积法和溅射法。
蒸发沉积法通过将固态材料加热至其熔点或升华温度，使其汽化后沉积在基底上。
而溅射法则是通过将固态材料击打成离子态或原子态，然后与基底表面发生反应来形成薄膜。
这两种方法在制备金属薄膜、氧化物薄膜等方面具有广泛的应用。
化学合成法中，溶胶凝胶法是一种常用的方法。
它通过将材料的溶胶溶解在溶剂中，然后凝胶化、干燥和烧结等步骤最终获得薄膜。
这种方法制备的薄膜具有良好的化学均匀性和纳米级的孔隙结构，适用于染料敏化太阳能电池、电解质薄膜等领域。
生物法中，利用生物体内的微生物可以合成凝胶态材料，并形成薄膜。
例如，利用菌类生物合成的凝胶能形成高度网状结构，适合作为材料的载体。
二、功能薄膜材料的应用研究功能薄膜材料在各个领域都有广泛的应用。
在可穿戴设备领域，利用柔性透明薄膜材料制作的柔性显示器和传感器能够非常贴合人体皮肤，从而更好地实现生物监测和医疗功能。
在能源领域，染料敏化太阳能电池是一种新型的光电转换器件。
它利用功能薄膜材料吸收光能并产生电能，具有较高的转换效率和低成本制备的优势。
在环境保护领域，纳米多孔薄膜材料广泛应用于水处理、废气处理等方面。
这些薄膜材料具有高度的表面积和极细微孔结构，能够高效地去除有害物质。
在信息通信领域，光纤通信是一种重要的传输方式。
而光纤材料中涂覆的功能性薄膜能够改善光纤的折射率和色散性能，提高信号传输质量。
功能性膜材料
功能性膜材料功能性膜材料是一种具有特定功能的薄膜材料，其在工业生产和科学研究领域具有广泛的应用。
功能性膜材料具有多种特性，如高渗透性、高选择性、高稳定性等，可以用于分离、过滤、催化、传感和保护等多种用途。
本文将对功能性膜材料的特性、应用和发展进行介绍。
首先，功能性膜材料具有高渗透性和高选择性的特点。
这意味着它们能够允许某些物质通过，而将其他物质阻隔在外。
这种特性使得功能性膜材料在分离和过滤领域有着重要的应用。
例如，纳米孔膜可以根据分子大小选择性地过滤溶液中的物质，从而实现分离和纯化。
此外，功能性膜材料还可以用于气体分离和水处理等领域，为环境保护和资源利用提供了重要的支持。
其次，功能性膜材料具有高稳定性和耐腐蚀性。
这使得它们可以在复杂的化学环境中稳定地工作，不易受到腐蚀和磨损。
这种特性使得功能性膜材料在化工生产和催化反应领域有着广泛的应用。
例如，多孔膜在催化反应中可以提供大表面积和高选择性，从而提高反应效率和产物纯度。
此外，功能性膜材料还可以用于防腐蚀涂层、防水材料和防晒材料等领域，为材料科学和工程技术提供了新的可能性。
最后，功能性膜材料具有可持续发展的潜力。
随着科学技术的不断进步，功能性膜材料的性能和应用正在不断拓展和改进。
例如，纳米技术和生物技术的发展为功能性膜材料的设计和制备提供了新的思路和方法。
同时，功能性膜材料的可降解性和可循环利用性也受到了广泛关注，为环境友好型材料的研究和开发提供了新的方向。
综上所述，功能性膜材料具有多种特性和应用，为工业生产和科学研究提供了重要的支持。
随着材料科学和工程技术的不断发展，功能性膜材料的性能和应用将会得到进一步的拓展和改进，为可持续发展和环境保护提供新的可能性和希望。
希望本文能够对功能性膜材料的研究和应用有所帮助，促进相关领域的进一步发展和创新。
薄膜材料综述
薄膜材料综述薄膜材料是一种在各种领域中具有广泛应用的材料类型。
它们通常由一层薄的材料组成，其厚度可以从纳米到几个微米不等。
由于其独特的结构，薄膜材料具有许多特殊的性质，例如高表面积、高扩散性、光学透明性和防腐蚀性等。
因此，这些材料在各种领域中都有着广泛的应用，包括光电子学、生物医药、化学加工、能源材料、环保等领域。
薄膜材料制备的方法有许多种，其中包括化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、离子束沉积、化学溶胶-凝胶法、电沉积等多种。
每种方法都有其各自的特点和应用范围。
例如，化学气相沉积法可以制备出高质量的晶体薄膜，而电沉积法则可以制备出较为均匀的薄膜。
在光电子学领域，薄膜材料被广泛应用于太阳能电池、发光二极管、光纤和平板显示器等器件中。
比如，硅薄膜可以用于制造太阳能电池，而氧化铟锡透明导电薄膜则可以用于制造光纤。
此外，某些有机薄膜材料也可以被用于制造发光二极管。
在生物医药领域，薄膜材料可以被用于制造医疗器械、生物传感器、药物控释和组织工程等方面。
例如，聚乳酸薄膜可以用于制造生物可降解的缝合线，而聚己内酯薄膜则可以用于制造药物缓释系统。
在化学加工领域，薄膜材料可以用于表面修饰、电化学催化和分离等方面。
例如，金属薄膜可以用于催化氢气化反应，而氧化铝薄膜可以用于制造氧阱传感器。
在能源材料领域，薄膜材料具有重要的应用价值。
例如，薄膜二氧化钛可以用于制造染料敏化太阳能电池，而氧化物薄膜可以用于制造燃料电池。
在环保领域，薄膜材料可以用于水处理、废气排放和重金属清除等方面。
例如，复合膜可以用于处理废水中的有机物，而离子交换膜也可以用于处理废水中的重金属。
总之，薄膜材料在各领域中都有着广泛的应用，且其应用范围和潜力仍在不断扩大。
未来，人们可以通过不断研究和开发新的薄膜材料制备方法和应用，来实现薄膜材料在各领域中的更广阔应用和贡献。
材料科学中的多功能薄膜材料
材料科学中的多功能薄膜材料多功能薄膜材料是材料科学中的一种新型材料，它有着各种优异的性能，可以在不同领域进行广泛应用，例如光电子、能源、储存、传感和生物医学等。
多功能薄膜材料的研究需要综合多个学科的知识和技术，在材料合成、表征、性能测试和应用等方面都有重要的作用。
多功能薄膜材料的合成是材料科学中的基础研究之一，它包括物理法、化学法和生物法等多种方法。
其中，物理法包括溅射、热蒸发和激光熔融等，化学法包括溶胶-凝胶、化学气相沉积和水热法等，生物法则利用生物体内产生的微生物、酶和有机物合成材料。
这些方法可以制备出具有不同形貌、尺寸和组成的多功能薄膜材料。
多功能薄膜材料的表征是材料研究中的关键环节。
表征可以从多个方面进行，例如形貌结构、晶体结构、化学成分、物理性质和电学性质等。
通过扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、热重分析和电化学测试等方法，可以详细地了解多功能薄膜材料的性能和结构，为下一步的应用提供依据。
多功能薄膜材料的性能测试是材料科学的重要环节，也是评价该材料性能的关键因素。
多功能薄膜材料的性能包括光学性能、电学性能、机械性能和热学性能等。
通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、电阻率测试、磁响应测试、热导率和热膨胀系数测试等，可以获得多功能薄膜材料的各种性能参数，为应用提供基础数据。
多功能薄膜材料在能源领域有着广泛的应用，例如太阳能电池、电化学电池和超级电容器等。
这些应用需要多功能薄膜材料具备优异的透明度、导电性和光催化性能。
多功能薄膜材料可以作为电池电极、光催化反应器和电解液隔膜等关键元件，提高电池和催化器的效率和性能。
多功能薄膜材料在生物医学领域也有着广泛的应用，例如生物传感器、药物释放和组织修复等。
这些应用需要多功能薄膜材料具备生物相容性、可降解性和生物识别性等优良性能。
多功能薄膜材料可以用于制造生物芯片、药物包装和人工组织等生物医学领域的元件和器件。
多功能薄膜材料的应用前景十分广阔，它已成为材料科学中的研究热点。
薄膜功能材料
薄膜功能材料
薄膜功能材料是一种具有特定功能的薄膜材料，它在各种领域都有着广泛的应用。
薄膜功能材料通常具有轻薄、柔软、透明、耐热、耐腐蚀等特点，能够在光学、电子、能源、生物医药等领域发挥重要作用。
在光学领域，薄膜功能材料常常用于制备光学薄膜，如反射膜、透射膜、滤光
膜等。
这些光学薄膜可以用于调节光的透射、反射和吸收特性，广泛应用于光学镜片、光学滤波器、激光器、光学仪器等领域。
在电子领域，薄膜功能材料可以用于制备柔性电子器件，如柔性显示屏、柔性
电池、柔性传感器等。
这些柔性电子器件具有轻薄柔软的特点，可以与各种曲面结构完美贴合，具有重要的应用前景。
在能源领域，薄膜功能材料可以用于制备太阳能电池、燃料电池、锂离子电池等。
这些薄膜功能材料具有优异的光电特性和电化学性能，能够有效转换和存储能源，为可再生能源和储能技术提供了重要支撑。
在生物医药领域，薄膜功能材料可以用于制备生物传感器、药物释放系统、组
织工程支架等。
这些薄膜功能材料具有生物相容性和生物活性，能够与生物体良好结合，为生物医药领域的诊断、治疗和修复提供了新的途径。
总的来说，薄膜功能材料具有广泛的应用前景，可以在光学、电子、能源、生
物医药等领域发挥重要作用。
随着材料科学和工程技术的不断发展，薄膜功能材料的性能和应用将得到进一步提升，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
功能薄膜材料优秀课件
在发动机中的运用 气门
凸轮轴
600℃～800℃
发动机驱动零部件的 工作环境极其恶劣
高温 高压 频繁冲击
350℃
高温高压
气缸
对零部件的表面特性提出了极高的要求
3、防腐涂层 优点：耐腐蚀性好、耐磨性好、耐热性好 种类：氧化锆、氧化铝、氧化铬 制备方法：热喷涂
三、能量变换薄膜与器件
一次能量经过各种现象、效应、作用、反应等， 变为二次能量的形式。
离子注入、等离子体表面处理、激光表面 处理 3.2 利于薄膜沉积的技术
PVD法、CVD法
二、耐磨及表面防护涂层
1、硬质涂层 主要用途：各种切削刀具、模具、工具和摩 擦零件，比如TiN和TiC涂层。 主要组成：基底（合金）+涂层（陶瓷） 主要制备方法：CVD和PVD（蒸发、溅射、 离子镀）
切削刀具、模具
一、表面改性
1、表面改性的定义 就是在保护块状材料固有特性的优点基
上，仅对表面进行加工处理使其产生新的物 理、化学特性以及所需要的功能的各种方 法，统称表面改性。
表面改性不仅可以提高经济效益，而且 对于节省资源、能源、开发材料新功能，提 高可靠性，实现轻薄短小化等都具有十分重 要的意义。
2、表面改性的手段
机械、热、电、磁、光、放射线、化学 太阳能利用最普遍的形式是太阳能热水器和太
阳能电池。
主要种类
1、光电变换薄膜材料 2、光热变换薄膜材料 3、热电变换薄膜材料 4、热电子发身薄膜材料 5、固体电解质薄膜材料 6、超导薄膜器件
1、光电变换薄膜材料
太阳能电池基本原理，在太阳光照射下，产生从p到n的电流。 种类: 1.α- Si系薄膜太阳能电池 2.poly-Si薄膜太阳能电池 3.化合物薄膜太阳能电池 ①CdTe薄膜太阳能电池 ②CIS(CuInSe2)太阳能电池 ③CIGS(CuInxGa1-xSe2)太阳能电池
功能薄膜材料
功能薄膜材料功能薄膜材料是一种具有特定功能的薄膜材料，它在各种领域都有着重要的应用。
功能薄膜材料具有多种功能，如光学、电子、磁性、机械、生物医学等功能，可以满足不同领域的需求。
本文将从功能薄膜材料的定义、特点、应用领域以及发展趋势等方面进行介绍。
功能薄膜材料的定义。
功能薄膜材料是指在薄膜材料表面或内部具有特定功能的材料，它可以通过改变材料的结构、成分、形貌等来实现特定的功能。
功能薄膜材料具有较高的表面积和界面能，可以实现各种物理、化学、生物学等功能。
功能薄膜材料的特点。
功能薄膜材料具有以下几个特点：1. 薄膜结构，功能薄膜材料通常具有较薄的厚度，这使得它具有较高的比表面积和界面能，可以实现更多的功能。
2. 多功能性，功能薄膜材料可以实现多种功能，如光学、电子、磁性、机械、生物医学等功能，具有广泛的应用前景。
3. 调控性，功能薄膜材料的结构、成分、形貌等可以通过各种方法进行调控，可以实现对其功能的精确控制。
功能薄膜材料的应用领域。
功能薄膜材料在各种领域都有着重要的应用，主要包括以下几个方面：1. 光学领域，功能薄膜材料可以用于制备各种光学器件，如反射镜、透镜、光学滤波器等，具有广泛的应用前景。
2. 电子领域，功能薄膜材料可以用于制备各种电子器件，如薄膜晶体管、光电器件、传感器等，可以实现对电子性能的调控。
3. 磁性领域，功能薄膜材料可以用于制备各种磁性器件，如磁存储器件、磁传感器等，具有重要的应用价值。
4. 生物医学领域，功能薄膜材料可以用于制备各种生物医学器件，如医用传感器、药物释放系统等，可以实现对生物体的精准诊疗。
功能薄膜材料的发展趋势。
随着科技的不断进步，功能薄膜材料的发展也呈现出一些新的趋势：1. 多功能性，功能薄膜材料将向着实现多种功能的方向发展，可以实现更加复杂的功能。
2. 精确控制，功能薄膜材料将向着实现对其功能的精确控制的方向发展，可以实现更加精准的功能调控。
3. 多领域应用，功能薄膜材料将向着在更多领域实现应用的方向发展，可以满足更多领域的需求。
功能材料综述.
摘要从1960年起，人们开始致力于制备非晶硅薄膜材料。
70年代，那时出现了对制备非晶硅的高潮。
1976卡尔松和路昂斯基报告了非晶硅薄膜太阳电池的诞生。
此后，非晶硅光电池广泛应用.此外，非晶硅可以制成非晶硅场效应晶体管，用于液晶显示器件、集成式非晶硅倒相器、集成式图象传感器、以及双稳态多谐振荡器等器件中作为非线性器件；利用非晶硅膜可以制成各种光敏、位敏、力敏、热敏等传感器等。
对非晶硅材料研究的进展集中体现在晶化、掺杂等核心工艺方面。
在对非晶硅材料的利用上，主要应用在太阳能电池、高端光伏墙和热敏薄膜等新兴产业。
关键词非晶硅；太阳能；热敏；晶化AbstractSince 1960, people started to preparation of amorphous silicon thin film materials.In the 70 s, it appeared to the climax of the preparation of amorphous silicon.Carlson and Leonsky, reported the birth of amorphous silicon thin film solar cells in 1976.Since then, amorphous silicon photocell is widely used. In addition, the amorphous silicon can be made into amorphous silicon FET, used in liquid crystal display device, integrated type amorphous silicon phase inverter, integrated image sensor, and the bistable multivibrator as a nonlinear device in the device;Use of amorphous silicon membrane can be made into all kinds of light, a sensitive, force sensitivity and thermal sensors.Amorphous silicon materials research progress is reflectied in The core technology of crystallization, doping, etc.The use of amorphous silicon material is mainly used in high-end photovoltaic solar cells, emerging industries such as walls and thermo film.Key wordsAmorphous silicon; .Solar energy; Thermal sensitive; crystallization目录摘要 (I)Abstract (II)第一章非晶硅材料概述 (I)第二章非晶硅材料的应用领域 (II)2.1 太阳能电池 (II)2.1.1 非晶硅太阳电池的基本结构 (II)2.1.2 非晶硅太阳电池的优势 (III)2.1.3 非晶硅太阳能电池发展趋势 (III)2.2高端光伏墙 ............................................................................................................... I V2.3 非晶硅热敏薄膜 ...................................................................................................... I V2.3.1 微测辐射热计 (V)2.3.2 医疗影像设备 ............................................................................................... V I 第三章非晶硅薄膜工艺进展 ............................................................................................... V I3.1 晶化工艺 (VII)3.1.1激光晶化法 (VII)3.1.2 金属诱导横向晶化 ....................................................................................... I X3.2 掺杂工艺 (X)3.2.1掺杂对氢化非晶硅薄膜光学特性的影响 (X)3.2.2掺杂对氢化非晶硅薄膜电学特性的影响 (X)第四章非晶硅材料的新利用 ............................................................................................... X I4.1 非晶硅太阳能电池的新进展 .................................................................................. X I4.1.1 完美结技术 ................................................................................................... X I4.1.2 层叠电池技术 (XII)4.2 新技术进展 (XIII)4.3相关新材料探索 (XIII)参考文献 .............................................................................................................................. X IV第一章非晶硅材料概述多晶硅（amorphous silicon, α-Si）又称无定形硅。
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主要器件：光波导相位调制器、强度调制器、 开关网络、模式转换器、滤波器、波分复用 器、声光频谱分析器、模－数转换器、数－ 模转换器、倍频器、以及多种传感器等 缺点：抗光损伤能力差
举例：玻璃 1．三阶非线性光学玻璃： 均质玻璃：重金属氧化物玻璃或硫系玻璃 不伴随有光的吸收，吸收系数接近于0 响应速度非常快，可以达到飞秒级 适合于光开关、光调制等光控制器件 纳米金属颗粒弥散玻璃 由局部电场的封闭效应引起，有吸收 皮秒级的响应速度 纳米半导体颗粒弥散玻璃 由量子封闭效应引起，伴随光吸收 响应速度一般在皮秒级以上
图 CIGS薄膜太阳能电池的基本结构
材料方面，宽能隙p型α-Si窗口材料已获得广泛 应用，为进一步提高太阳能电池的效率，正 在开发新的p型层材料。超晶格材料以及微晶 材料。氟系α-SiGe的开发。 电池结构方面为多层结构。 日本：新阳光计划；美国：Solar2000计划；欧 盟：Sahel计划
实际应用有太阳能房和太阳能热水器。 光选择特性膜，考虑因素：①利用材料的固有 特性；②设计多层干涉膜；③利用几何学的 微细结构表面等。 In2o3(Sn)/Py-硼硅酸玻璃基板，可见光透射率 75-85%，红外光反射率80-85% Sno2 (Sb) ，可见光透射率80%，红外光反射率 70-75%
举例：钙钛矿系氧化物超导体薄膜a2CuO6-δ
Yt系（LnBa2Cu3O7-Y2Ba4Cu8O16-）
所谓传感器，是指可接受外界信息 （刺激），如光、热、磁、压力、加速 度、湿度、环境气氛等，并能在体系内 变换为可处理信号的器件。
主要种类：工业类用传感器和生物医学用传感器 环境友好型 工业用传感器分： ①生产技术用（工业生产所必需的环境、气 氛条件的监视、控制等）； ②生活保证用（工业生产中生活环境、气氛 条件的监视、控制等） 生物医学用传感器： ①医疗活动及医疗生活的支援； ②为保证及维持上述所需的环境、气氛等应 进行的监视、控制等
薄膜材料
薄膜材料的定义
当固体或液体的一维线性尺度远远小于它的其他二维 尺度时 薄 膜
固体薄膜 液体薄膜
厚膜(>1u)
薄膜 (<1u)
纳米薄膜
本课程关注的仅是沉积在固体表面上的固态陶瓷薄膜
薄膜材料在现代科学技术中应用十分广
泛，制备薄膜材料的技术发展也十分迅 速。 制膜的方法----分为物理和化学两大类 具体方式上，又分干法，湿法和喷涂， 而每种方式又可分为多种方法。
3.1 用于表面改性的处理技术
离子注入、等离子体表面处理、激光表面
处理
3.2 利于薄膜沉积的技术
PVD法、CVD法
1、硬质涂层 主要用途：各种切削刀具、模具、工具和 摩擦零件，比如TiN和TiC涂层。 主要组成：基底（合金）+涂层（陶瓷）
主要制备方法：CVD和PVD（蒸发、溅射、 离子镀）
切削刀具、模具
1、光电变换薄膜材料 2、光热变换薄膜材料 3、热电变换薄膜材料 4、热电子发身薄膜材料 5、固体电解质薄膜材料 6、超导薄膜器件
太阳能电池基本原理，在太阳光照射下，产生从p到n的电流。 种类: 1.α- Si系薄膜太阳能电池 2.poly-Si薄膜太阳能电池 3.化合物薄膜太阳能电池 ①CdTe薄膜太阳能电池 ②CIS(CuInSe2)太阳能电池 ③CIGS(CuInxGa1-xSe2)太阳能电池 Si系太阳能效率已达到12%以上，镀膜的方法，采用各种等 离子的方法，以及利用光、ECR等的CVD法等。
④在某些合适的切削参数下效果更显著。Vermont Top&Die公司提供的刀具寿命与切速的关系表明， 钻头使用的切速越高，它与标准刀具相比就显得 越优越。举例：用的普通钻头，对硬度为 HRC=32的4340钢进行切削时，中等切削速度 17.1m/min时，TiN镀膜打孔数量增加228%；提高 到28.3m/min,未镀的钻头不能用了,加工能力下降 了86%,TiN镀膜与中等速度时一样。提高到 46m/min，未镀已完全不能使用，而镀膜则经受 住了进一步的考验。
热电现象半导体材料比金属明显。热电发电材 料中，依其工作湿区分为：低温用（500K， Bi2Te3,ZnSb）、中温用（500-900K,PbTe）、 高温用（900K,CrSi2,FeSi2 ，CoSi） 主要物质有硫属化合物系材料、过渡金属硅化 物（Fe-Six系材料，硅锗系材料、硼系材料及 非晶态材料等） Z=α2/κρ
(1)齿轮切削刀具，主要是滚齿刀和插齿刀
据统计，国外汽车制造业所用的滚刀至少有
30%-40%是已镀TiN膜的。
Barber-Colman公司使用Balzers的活性反应离
子镀装臵，滚刀寿命8：1或10：1。
Fellows举例：生产70个齿的汽车内啮合齿轮， 用斜插齿刀每磨刃一次，可生产300件，磨损 量为0.254mm;没有镀的齿刀每磨刃一次生产 75件,磨损量为0.925mm Fellows举例：生产20齿的卡车变速齿轮，TiN镀 层刀具每把可生产5600个齿轮，未镀的只生 产700个。 近几年内，TiN镀层刀具至少将占齿轮加工刀具 市场的70%
FeRAM——铁电体随机存取存储，是未来的 一种永久性存储器；FeRAM利用铁电体材料 的电滞回线效应，使得数据不消失性，擦写 次数又可达到1010～1012次，存取速度也非 常快，达到微秒以下 FeRAM 的主要材料：氧化物铁电体材料和作 为电极的氧化物导体材料
磁存储材料 磁记录的原理是利用磁矩的两个不同方向来进 行记录的。要求材料具有硬磁性 常见材料：a-Fe及Fe-Co、Co-Cr等合金和氧化物 陶瓷薄膜，如g-Fe2O3，Fe3O4和钡铁氧体等 磁头材料：要求磁导率高，饱和磁通密度大。 也就是说要采用软磁材料
等离子喷涂，使用温度1300 ℃
在发动机中的运用 气门 凸轮轴
发动机驱动零部件的 工作环境极其恶劣
600℃～800℃
高温 高压 频繁冲击
350℃
高温高压
对零部件的表面特性提出了极高的要求
气缸
3、防腐涂层 优点：耐腐蚀性好、耐磨性好、耐热性好 种类：氧化锆、氧化铝、氧化铬 制备方法：热喷涂
一次能量经过各种现象、效应、作用、反应等， 变为二次能量的形式。 机械、热、电、磁、光、放射线、化学 太阳能利用最普遍的形式是太阳能热水器和太 阳能电池。
光存储材料 ①存储密度高；②载噪比高；③非接触式读/写信息， 不会让光学头或盘面损伤、并能自由地更换光盘， 使光盘驱动器便于和计算机联机使用；④存储寿 命长；⑤单位信息位价格低。 照相胶片：将卤化银颗粒分散于明胶中的一种材料 光致抗蚀剂：浮雕型位相记录介质，如通常光源用 的重铬酸盐＋水溶性高分子（PVA等）和二苯甲 酮增感多功能基团单聚物＋可溶性高分子以及用 于电子束或XPMMA（正形）和聚甲基硅氧烷 （负型）等。
光折变材料： 一是钛酸盐、铌酸盐等；二是Bi12(Si,Ge,Ti)O20等； 第三类是半导体化合物，如GaAs、InP、CdTe等。 光存储材料 光致变色：主要有金属胶粒析出型、杂质离子氧化 还原型、着色中心生成消灭型以及具有光致变色 基团的有机材料。 磁光存储材料：某些晶体被磁化时，折射率发生变 化，所以通过晶体的光频率发生变化（即光调 制）。
2、表面改性的手段 （1）表面处理技术（形成表面改性层） 通过物理的或化学的手段，在物质表面层中引 入反应成分，形成混合相或合成相，从而产 生新的功能和材料特性。 （2）膜沉积技术（形成复合多层膜） 在基体材料表面析出或沉积有别于基体材料的 膜层，从而显示新的功能和材料特性。
3、用于表面改性的主要方法
（2）钻头 ①首先应考虑的因素是被加工材料的特殊性， Guhring公司利用德国制作的麻花钻头，进行 TiN镀层处理，结果表明镀膜钻头钻孔数目的 平均增加范围从142%到923%，前者是普通钢、 低合金钢；后者是不锈钢、耐热钢。
②可以提高机床的效率。使用镀膜刀具可以允 许使用更高的切削用量和更大尺寸的刃具， 同规格刀具相比，镀膜的生产效率可提高40% 以上。 ③钻头经重磨也保留着许多好处。像齿轮加工 刀具一样，镀膜钻头在用传统方法对其刀头 重磨后，仍保留有大部分最初获得的好处。
在材料科学领域需要开发三种材料： ①舒适材料； ②前沿环境材料 ③环境协调材料 举例：热释电型红外线传感器，利用随温度变化材 料表面产生电荷的现象（热释电效应），由红外 线能量转变为热能，并以电荷（输出电压）的方 式检出。可广泛用于非接触式温度计进行流动人 群体温测量，检测人及动物的位臵、动作及活动 等 常用材料： LiTaO3、Pb1-xZrxTi1-x/4O3(PZT)· PbTiO3· Pb1-xLaxTi1x/4O3(PLT)
一、表面改性
二、耐磨及表面防护涂层
三、能量变换薄膜与器件
四、传感器
五、集成光学器件
六、磁记录薄膜和光存储薄膜
1、表面改性的定义 就是在保护块状材料固有特性的优点基 上，仅对表面进行加工处理使其产生新的物 理、化学特性以及所需要的功能的各种方 法，统称表面改性。 表面改性不仅可以提高经济效益，而且 对于节省资源、能源、开发材料新功能，提 高可靠性，实现轻薄短小化等都具有十分重 要的意义。
薄膜材料的分类（按材质分）
1.金属薄膜材料（结构性，功能性） 2.无机、陶瓷薄膜材料（结构性，功能性） 3.有机、聚合物薄膜材料
4.半导体薄膜材料
力功能薄膜材料 (超硬薄膜材料 超润滑薄膜材料) 磁功能薄膜材料 (高透磁率薄膜材料 巨磁阻薄膜材料) 光功能薄膜材料 (红外反射薄膜材料 隐身薄膜材料) 电功能薄膜材料 (超导薄膜材料)
1、集成光波导和光学器件 集成光学器件中用来传输光信号的基本元件是 光波导，其基本形式由衬底、光的传输层以 及反射层三层结构所组成。
2、集成光学器件材料 集成光路用材料的基本要求：①具有某些功能，或 者不仅能产生光、接收光、传输光和控制光，而 且还能制作各种回路。前者可以作成单功能或某 些功能的集成光路，后者可以在同一基板上做成 多功能的光电集成回路；②材料要具有一定的折 射率，光波导的折射率比基板的折射率高大约103～10-1；③材料做成薄膜光波导后，在使用波长 范围内的传输损耗必须低于1dB/cm；④便于制作 波导及器件，所制成元器件在外界各种工作环境 下性能稳定。