点击新材料(沪粤新版).ppt

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1、5.5 5.5 点击新材料点击新材料一、纳米材料一、纳米材料（1 1）、纳米是一个长度单位：）、纳米是一个长度单位：1nm=101nm=10-9-9m m （2 2）、）、1nm1nm小到什么程度？小到什么程度？(10(10个分子紧密排布个分子紧密排布 的的尺度，大约是一根头发丝直径的尺度，大约是一根头发丝直径的1%)1%)（3 3）、纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，）、纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声、光、电、磁等方面表现出许多特殊的在力、热、声、光、电、磁等方面表现出许多特殊的性能。性能。随着对物质属性研究的不断深入，各种新材料层出随着对物质属性研究的不断深入，各种新材

2、料层出不穷，它们越来越多地进入我们的学习、工作和生活不穷，它们越来越多地进入我们的学习、工作和生活的方方面面，并正在改变我们的生活方式，提高我们的方方面面，并正在改变我们的生活方式，提高我们的生活质量，促进社会的进步和发展。的生活质量，促进社会的进步和发展。黄金黄金黄金的纳米颗粒黄金的纳米颗粒尺寸小到纳米时尺寸小到纳米时纳米材料的特点纳米材料的特点 当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会当材料的微粒小到纳米尺寸时，材料的性能就会发生显著变化。发生显著变化。纳米材料的应用纳米材料的应用 纳米材料在工业、农业、能源、环境保护、医疗、纳米材料在工业、农业、能源、环境保护、医疗、国家安全等方面有着

3、广泛的应用。国家安全等方面有着广泛的应用。各种纳米材料各种纳米材料 将来人们可以用纳米技术一将来人们可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来个一个地将原子组装起来 制制成各种纳米机器成各种纳米机器 药物做成纳米颗粒药物做成纳米颗粒纳米镜面纳米镜面纳米产品纳米产品二、半导体材料二、半导体材料半导体半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间的物体导电能力介于导体和绝缘体之间的物体锗、硅、砷化镓等都是半导体材料锗、硅、砷化镓等都是半导体材料 半导体材料是半导体工业的基础，是信息技术和半导体材料是半导体工业的基础，是信息技术和产业发展的产业发展的“粮食粮食”。半导体材料的应用水平已经成为衡量一个国家经济半导体

4、材料的应用水平已经成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。发展、科技进步和国防实力的重要标志。半导体材料的类别：半导体材料的类别：元素半导体（硅）元素半导体（硅）特点：特点：储量丰富，价格低廉，热性能和机械性能储量丰富，价格低廉，热性能和机械性能优良，易生长成大尺寸高纯度的晶体。优良，易生长成大尺寸高纯度的晶体。元素半导体（硅）的元素半导体（硅）的应用：应用：95%95%以上的半导体器件以上的半导体器件和和99%99%以上的集成电路是用硅材料制作的，并且它是电以上的集成电路是用硅材料制作的，并且它是电子信息产品最主要的基础材料。子信息产品最主要的基础材料。化合物半导体化合物半导

5、体 砷化镓、磷化铟、氨化镓等包括许多其它砷化镓、磷化铟、氨化镓等包括许多其它III-VIII-V族化合物半导体，其中以砷化镓技术较为成熟，应用族化合物半导体，其中以砷化镓技术较为成熟，应用也较为广泛。也较为广泛。评价：评价：硅（元素半导体）本身有许多难以再改善硅（元素半导体）本身有许多难以再改善的电子特性，已经无法再充分满足人们的需求，化合的电子特性，已经无法再充分满足人们的需求，化合物半导体逐渐受到青睐，其中砷化镓凭借着高频率，物半导体逐渐受到青睐，其中砷化镓凭借着高频率，高电子迁移率，低噪音，输出功率高，耗能少，效益高电子迁移率，低噪音，输出功率高，耗能少，效益高以及线性度良好，不易失真等

6、优越的特性，脱颖而高以及线性度良好，不易失真等优越的特性，脱颖而出，开发前景令人鼓舞。出，开发前景令人鼓舞。小到电子表、收录机、数码照相机、电视机；大小到电子表、收录机、数码照相机、电视机；大到汽车、火车、飞机、宇宙飞船到汽车、火车、飞机、宇宙飞船 半导体应用广泛：半导体应用广泛：半导体的一些元件半导体的一些元件应用半导体的一些产品应用半导体的一些产品激光笔激光笔当前化合物半导体产业发展的主要体现当前化合物半导体产业发展的主要体现（1 1）半导体照明技术的迅猛发展）半导体照明技术的迅猛发展 基于基于半导体发光二极管（半导体发光二极管（LEDLED）的半导体光源具的半导体光源具有体积小，发热量低

7、，耗电量小，寿命长，无污染，有体积小，发热量低，耗电量小，寿命长，无污染，易开发成轻薄短小产品等优点，具有重大的经济技术易开发成轻薄短小产品等优点，具有重大的经济技术价值和市场前景。价值和市场前景。LEDLED：英文单词的缩写，主要含义：英文单词的缩写，主要含义：LED=Light LED=Light Emitting DiodeEmitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的转化为可见光的固态的 半导体器件。半导体器件。那么那么LEDLED有哪些方面应用呢？有哪些方面应用呢？LED LED 照明灯（半导体照明灯）照明灯（半导体照明灯

8、）在提倡绿色环保、节能减排的产业发展思路下，在提倡绿色环保、节能减排的产业发展思路下，LEDLED照明将成为行业的发展主流。它极为安全，身体照明将成为行业的发展主流。它极为安全，身体接触无任何危险、也可用水清洗等、非常节能，由于接触无任何危险、也可用水清洗等、非常节能，由于光谱中没有紫外线和红外线、故没有很高的热量、属光谱中没有紫外线和红外线、故没有很高的热量、属于新型绿色照明光源，使用寿命长。于新型绿色照明光源，使用寿命长。半导体交通信号灯半导体交通信号灯 路灯采用路灯采用LEDLED与电源模块分离式设计易于后面的维与电源模块分离式设计易于后面的维修保固。最佳化散热管理技术，有效地将灯具光衰

9、现修保固。最佳化散热管理技术，有效地将灯具光衰现象降至最低。灯具防尘防水保护等级象降至最低。灯具防尘防水保护等级IP66 IP66。（2 2）消费类产品日新月异）消费类产品日新月异 信息产业数字化、智能化、网络化的不断推进信息产业数字化、智能化、网络化的不断推进,新新材料和新技术的不断涌现材料和新技术的不断涌现,都将对半导体未来的发展产都将对半导体未来的发展产生深远的影响生深远的影响,将会从不同的侧面促进半导体高速、低将会从不同的侧面促进半导体高速、低噪声、大功率、大电流、高线性、大动态范围、高效噪声、大功率、大电流、高线性、大动态范围、高效率、高灵敏度、低功耗、低成本、高可靠、微小型等率、高

10、灵敏度、低功耗、低成本、高可靠、微小型等方面快速发展。方面快速发展。全球家用电子产品装备无线控制和数据连接的比全球家用电子产品装备无线控制和数据连接的比例越来越高，音视频装置日益无线化，这类产品的市例越来越高，音视频装置日益无线化，这类产品的市场为化合物半导体的应用带来了庞大的新市场。场为化合物半导体的应用带来了庞大的新市场。（3 3）移动通信技术正在不断朝有利于化合物半）移动通信技术正在不断朝有利于化合物半导体产品的方向发展导体产品的方向发展 目前，第四代（目前，第四代（4G 4G）技术正成为移动通信技术）技术正成为移动通信技术的主流。的主流。由于三代技术对功放的效率和散热有更高的要求，由于

11、三代技术对功放的效率和散热有更高的要求，而而4G4G技术要求更高的工作频率，更宽的带宽和高线性，技术要求更高的工作频率，更宽的带宽和高线性，这对这对砷化镓技术砷化镓技术的发展是有利的。的发展是有利的。总结：总结：从产业发展前景和趋势来看，由于环保节从产业发展前景和趋势来看，由于环保节能减碳受到重视，使得半导体材料的应用会日益广泛，能减碳受到重视，使得半导体材料的应用会日益广泛，而基于半导体材料的优点，它的发展前景，也是令人而基于半导体材料的优点，它的发展前景，也是令人鼓舞的。鼓舞的。（4 4）军用光电子）军用光电子 由于半导体激光结构简单，易于调制等优点，广泛由于半导体激光结构简单，易于调制等

12、优点，广泛应用于军事领域。如激光测距，激光瞄准告警，激光应用于军事领域。如激光测距，激光瞄准告警，激光雷达，激光通信等，而在制作光纤传感器，液晶光阀雷达，激光通信等，而在制作光纤传感器，液晶光阀和激光二极管原子钟等方面也有广泛的军事应用前景。和激光二极管原子钟等方面也有广泛的军事应用前景。三、超导材料三、超导材料 当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然电阻率突然变为零变为零，这种现象叫做，这种现象叫做超导现象超导现象，能够发生超导现象，能够发生超导现象的物质称为的

13、物质称为超导体超导体（1 1）特点特点当温度降到一定时，材料的电阻变为零。当温度降到一定时，材料的电阻变为零。（2 2）超导材料的应用：）超导材料的应用：利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可利用超导零电阻特性实现远距离大功率输电可无损耗输送强电流。无损耗输送强电流。超导材料种类多，应用广泛。如超导材料种类多，应用广泛。如超导块材超导块材超导电流引线超导电流引线 高温超导磁体高温超导磁体 超导磁悬浮列车超导磁悬浮列车信息浏览：信息浏览：特点：特点：能将雷达发射出的电磁波大部分吸收掉，能将雷达发射出的电磁波大部分吸收掉，反射回去很少，使雷达成反射回去很少，使雷达成“睁眼瞎睁眼瞎”。应用：应用：

14、飞机、坦克等重要军事目标或武器上。飞机、坦克等重要军事目标或武器上。1 1、隐性材料、隐性材料 隐形战斗机隐形战斗机是利用新型的隐性材料制成的重要军是利用新型的隐性材料制成的重要军事武器，涂有隐性材料的战斗机能将雷达发射出的无事武器，涂有隐性材料的战斗机能将雷达发射出的无线电波大部分吸收掉，反射回去的却很少，使雷达变线电波大部分吸收掉，反射回去的却很少，使雷达变成了成了“睁眼瞎睁眼瞎”.我国正在研制试飞中的我国正在研制试飞中的歼歼-20-20和和歼歼-3131就属于此类飞机。而普通飞机反射回去的无线电波就属于此类飞机。而普通飞机反射回去的无线电波信号很强，雷达接收屏能接收到，因此能显示出普通信

15、号很强，雷达接收屏能接收到，因此能显示出普通飞机的存在态。飞机的存在态。主要成分主要成分：镍和钛；：镍和钛；物理特性物理特性：当温度达到某一数值时，材料内部的：当温度达到某一数值时，材料内部的晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化晶体结构会发生变化，从而导致了外形的变化.加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再加热后能随意拉长和扭曲，冷却后形状不变；再次加热可恢复到原来形状。次加热可恢复到原来形状。2 2、形状记忆合金、形状记忆合金应用：应用：（）、热水器的出水阀门（）、热水器的出水阀门 （）、管接头、形状复杂的接头、联轴节、连接（）、管接头、形状复杂的接头、联轴节、连接鞘、紧固件、夹具、

16、定位器、止动器、电路连接器、鞘、紧固件、夹具、定位器、止动器、电路连接器、记忆铆钉等。记忆铆钉等。记忆铆钉记忆铆钉 （）、人造卫星或宇宙飞船上的半球形的网状自（）、人造卫星或宇宙飞船上的半球形的网状自展天线。展天线。先把天线在先把天线在低温下低温下折叠成一小团，放在卫星或飞折叠成一小团，放在卫星或飞船里，发射或升空后，太阳的热量使它从发射的折船里，发射或升空后，太阳的热量使它从发射的折叠状态展开成半球形的工作状况。叠状态展开成半球形的工作状况。（4 4）、月面天线：）、月面天线：发射前天线被压缩成小球团，发射前天线被压缩成小球团，到达月球表面后，能展开成半球面状正常工作。到达月球表面后，能展开

17、成半球面状正常工作。（5 5）、科普展览会上有一种神奇的金属花，记忆）、科普展览会上有一种神奇的金属花，记忆合金合金”花朵花朵”，它的花瓣是用记忆合金制成的，具有记，它的花瓣是用记忆合金制成的，具有记忆能力，灯光一照会绽开。忆能力，灯光一照会绽开。（6 6）、医疗上用镍钛形状记忆合金制造牙齿的矫）、医疗上用镍钛形状记忆合金制造牙齿的矫正器、凝血过滤器，脑动脉瘤手术夹钳、人造心脏瓣正器、凝血过滤器，脑动脉瘤手术夹钳、人造心脏瓣膜、脊椎矫正器、骨折部位的定位夹具等，给病人带膜、脊椎矫正器、骨折部位的定位夹具等，给病人带来福音。来福音。将将“记忆金属记忆金属”做成做成“金属食道支架金属食道支架”，能

18、在患，能在患者喉部膨胀成新的食道，必要时只要向食道里加冰者喉部膨胀成新的食道，必要时只要向食道里加冰块，块，“食道食道”又会遇冷收缩，从而可轻易取出。又会遇冷收缩，从而可轻易取出。2 2、关于超导材料的下列说法中错误的是（、关于超导材料的下列说法中错误的是（）A A、超导材料是一种电阻为零的材料、超导材料是一种电阻为零的材料 B B、用很细的超导丝可以输送强大的电流、用很细的超导丝可以输送强大的电流 C C、超导材料电阻只能接近零，不可能等于零、超导材料电阻只能接近零，不可能等于零 D D、用超导材料输电时，输送电路中无损耗、用超导材料输电时，输送电路中无损耗C C 1 1、下列关于纳米的叙述错误的是（）、下列关于纳米的叙述错误的是（）、纳米是一个长度单位，符号是、纳米是一个长度单位，符号是nmnm B B、人们在纳米尺度内发现了很多的新现象，给技、人们在纳米尺度内发现了很多的新现象，给技术上带术上带 来很多新发展来很多新发展 C C、纳米技术是现代化科学的前沿，我国在这方面、纳米技术是现代化科学的前沿，我国在这方面的研究具有世界先进水平的研究具有世界先进水平 D D、所有的高分子科技产品都与纳米技术有关、所有的高分子科技产品都与纳米技术有关D D课堂练习课堂练习