固体物理与新材料经典案例.ppt
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固体物理学与新材料 ;功能材料;功能陶瓷
陶瓷:多晶体(非单晶)
无机非金属材料
它和金属材料、高分子材料并列为当代三大固体材料。; 信息的获取有赖于传感器,或称敏感元件。
陶瓷敏感元件:
光敏陶瓷,热敏陶瓷,磁敏陶瓷,声敏陶瓷,压敏陶瓷,力敏陶瓷, 氧敏陶瓷,湿敏陶瓷, ;热敏陶瓷
热敏陶瓷是一类电阻率、磁性、介电性等性质随温度发生明显变化的材料,主要用于制造温度传感器、线路温度补偿及稳频的元件--热敏电阻(thermistor)。
; PTC热敏电阻有两种用途:
恒温电热器,PTC热敏电阻通过自身发热而工作,达到设定温度后,便自动恒温,因此不需另加控制电路,如用于电热驱蚊器、恒温电熨斗、暖风机、电暖器等。
限流元件,如彩电消磁器、节能灯用电子镇流器、程控电话保安器、冰箱电机启动器等。 ;气敏陶瓷
SnO2系气敏元件对酒精和CO特别敏感,广泛用于CO报警和工作环境的空气监测等。
?-Fe2O3的化学稳定性好,对甲烷乃至异丁烷都非常灵敏,对水蒸气和乙醇等却不灵敏。作家庭用可燃气体报警器
;固体照明能源问题—开源、节流;照明要使用多少能源?;照明技术的发展;固体照明--电激励的固体窄带发射;LED仅使用传统照明1/10的电力
LED是目前照明灯具10倍以上的寿命(10年)
白光LED目前已商品化; 各国和地区政府计划;;优点
不需要磷粉进行光转换,发光效率较高;
非常好的彩色重现性
缺点
成本高
;白光LED材料;灯具;功率型LED制造的上海通用别克君威概念车灯,正在进行跑车试验 ;;有机电致发光有两种材料;柔性(软屏);21世纪的新材料;新材料----新生产力;青铜时代铁器时代半导体时代?纳米时代;什么是纳米材料;研究的新层次;纳米材料的分类;跨世纪的新科技;纳米材料的奇异特性;*纳米金属微粒在低温下成为绝缘体
*纳米硅微粒可发光
例:日本佳能公司,1990年,4—6nm硅微粒,可发红光--红外光
*纳米微粒对光作用有开关作用
例:英国科学家发现,某种复杂分子颗粒,大小约4nm,对光作用有开关特性
----光子计算机的可能基础;纳米固体;*巨磁电阻效应
----在磁场中电阻???巨大变化(减小) ,十倍以上
纳米Fe/Cu,Fe/Al等多层膜有巨磁电阻效应
----可应用于磁存储,微弱磁场探测,等等;主要效应;小尺寸效应;*纳米硅微粒发光:
颗粒大小为6nm----发红外光(波长约800nm)
颗粒大小为4nm----发红光((波长小于800nm)
发光随尺寸减小向短波方向移动
*纳米材料吸收电磁波
改变颗粒尺寸控制吸收频率
制造特定频率的微波吸收材料
原因:等离子共振频率随颗粒尺寸改变;表面与界面效应;表面粒子活性高—纳米粉体活性高
*纳米微粒催化剂
----纳米Ni作有机物氢化催化剂,
比普通Ni催化剂效率高十倍
*自洁玻璃:玻璃+纳米TiO2涂层
----催化碳氢化合物的进一步氧化
*汽车尾气净化剂
----纳米Fe、Ni与r-Fe2O3混合轻烧结后可代替贵金属;纳米固体的界面效应;量子尺寸效应;*硒化镉:发光二极管的发光材料
----实验:颗粒尺寸减小,发光“蓝移”
(红—绿—蓝)
----原因:尺寸减小— 能级间隔加宽— 发光频率升高
----发光二极管颜色可调
*金属的宽频带吸收
----纳米金,反射率小于10%----变黑
*纳米硅:不发光—发光;广阔的应用前景;纳米陶瓷;纳米管和纳米丝;C60----足球烯;碳纳米管;纳米颗粒膜;纳米粒子布料;纳米器件;纳米收音机;谢谢!
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