論薄膜材料的應用與發(fā)展

1、論薄膜材料的應用與發(fā)展論文關鍵詞：薄膜； 金剛石； 鐵電； 氮化碳； 半導體； 超晶格論文摘要： 薄膜材料的發(fā)展以及應用，薄膜材料的分類，如金剛石薄膜、鐵電薄膜、氮化碳薄膜、半導體薄膜復合材料、超晶格薄膜材料、多層薄膜材料等。各類薄膜在生產與生活中的運用以及展望。1 膜材料的發(fā)展在科學發(fā)展日新月異的今天，大量具有各種不同功能的薄膜得到了廣泛的應用，薄膜作為一種重要的材料在材料領域占據(jù)著越來越重要的地位。自然屆中大地、海洋與大氣之間存在表面，一切有形的實體都為表面所包裹，這是宏觀表面。生物體還存在許多肉眼看不見的微觀表面，如細胞膜和生物膜。生物體生命現(xiàn)象的重要過程就是在這些表面上進行的。細胞膜是

2、由兩層兩親分子-脂雙層膜構成，它好似柵欄，將一些分子攔在細胞內，小分子如氧氣、二氧化碳等，可以毫不費力從膜中穿過。膜脂雙層分子層中間還夾雜著蛋白質，有的像船，可以載分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。細胞膜具有選擇性，不同的離子須走不同的通道才行，比如有K通道、Cl通道等等。細胞膜的這些結構和功能帶來了生命，帶來了神奇。2 膜材料的應用人們在驚嘆細胞膜奇妙功能的同時，也在試圖模仿它，仿生一直以來就是材料設計的重要手段，這就是薄膜材料。它的一個很重要的應用就是海水的淡化。雖然地球上70的面積被水覆蓋著，但是人們賴以生存的淡水只占總水量的2.53，隨著人口增長和工業(yè)發(fā)展，當今世界幾乎處于水荒之中。

3、因此將浩瀚的海水轉為可以飲用的淡水迫在眉睫。淡化海水的技術主要有反滲透法和蒸餾法,反滲透法用到的是具有選擇性的高分子滲透膜,在膜的一邊給海水施加高壓,使水分子透過滲透膜,達到膜的另一邊,而把各種鹽類離子留下來,就得到了淡水。反滲透法的關鍵就是滲透膜的性能,目前常用有醋酸纖維素類、聚酰胺類、聚苯砜對苯二甲酰胺類等膜材料.這種淡化過程比起蒸法法,是一種清潔高效的綠色方法。 利用膜兩邊的濃度差不僅可以淡化海水,還可以提取多種有機物質。工業(yè)生產中，可用膜法過濾含酚、苯胺、有機磺酸鹽等工業(yè)廢水，膜法過濾大大節(jié)約了成本,有利于我們的生存環(huán)境。膜的應用還體現(xiàn)在表面化學上面。在日常生活中,我們會發(fā)現(xiàn)在樹葉表面

4、,水滴總是呈圓形,是因為水不能在葉面鋪展。噴灑農藥時,如果在農藥中加入少量的潤濕劑(一種表面活性劑),農藥就能夠在葉面鋪展,提高殺蟲效果,降低農藥用量。更重要的，研究人員還將膜材料用于血液透析，透析膜的主要功能是移除體內多余水份和清除尿毒癥毒素，大大降低了腎功能衰竭患者的病死率13 膜材料的分類近年來,隨著成膜技術的飛速發(fā)展,各種材料的薄膜化已經成為一種普遍趨勢。 薄膜材料種類繁多,應用廣泛,目前常用的有：超導薄膜、導電薄膜、電阻薄膜、半導體薄膜、介質薄膜、絕緣薄膜、鈍化與保護薄膜、壓電薄膜、鐵電薄膜、光電薄膜、磁電薄膜、磁光薄膜等。 目前很受人們注目的主要有一下幾種薄膜。3.1金剛石薄膜金剛

5、石薄膜的禁帶寬，電阻率和熱導率大，載流子遷移率高，介電常數(shù)小，擊穿電壓高，是一種性能優(yōu)異的電子薄膜功能材料，應用前景十分廣闊2。近年來,隨著科技的發(fā)展,人們發(fā)展了多種金剛石薄膜的制備方法,比如離子束沉積法、磁控濺射法、熱致化學氣相沉積法、等離子化學氣相沉積法等.成功獲得了生長速度快、具有較高質量的膜,從而使金剛石膜具備了商業(yè)應用的可能。金剛石薄膜屬于立方晶系,面心立方晶胞,每個晶胞含有8個C原子,每個C原子采取sp3雜化與周圍4個C原子形成共價鍵,牢固的共價鍵和空間網(wǎng)狀結構是金剛石硬度很高的原因.金剛石薄膜有很多優(yōu)異的性質：硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)效、化學穩(wěn)定性高、熱導率高、熱膨脹系數(shù)小,是

6、優(yōu)良的絕緣體。利用它的高導熱率,可將它直接積在硅材料上成為既散熱又絕緣的薄層,是高頻微波器件、超大規(guī)模集成電路最理想的散熱材料。利用它的電阻率大,可以制成高溫工作的二極管,微波振蕩器件和耐高溫高壓的晶體管以及毫米波功率器件等。金剛石薄膜的許多優(yōu)良性能有待進一步開拓,我國也將金剛石薄膜納入863新材料專題進行跟蹤研究并取得了很大進展、金剛石薄膜制備的基本原理是:在襯底保持在8001000的溫度范圍內,化學氣相沉積的石墨是熱力學穩(wěn)定相,而金剛石是熱力學不穩(wěn)定相,利用原子態(tài)氫刻蝕石墨的速率遠大于金剛石的動力學原理,將石墨去除,這樣最終在襯底上沉積的是金剛石薄膜。薄膜種類層出不窮，一種新的薄膜的出現(xiàn)能

7、夠促進某些領域的加快生產，取代某些生產輔助原料，因為薄膜的使用幾乎涵蓋了各個領域，金剛石薄膜的出現(xiàn)不僅僅是生產領域的一次變革，也是國際開發(fā)史上的一個重要里程碑。       金剛石薄膜的禁帶寬，電阻率和熱導率大，載流子遷移率高，介電常數(shù)小，擊穿電壓高，是一種性能優(yōu)異的電子薄膜功能材料，應用前景十分廣闊。  近年來,隨著科技的發(fā)展,人們發(fā)展了多種金剛石薄膜的制備方法,比如離子束沉積法、磁控濺射法、熱致化學氣相沉積法、等離子化學氣相沉積法等.成功獲得了生長速度快、具有較高質量的膜,從而使金剛石膜具備了商業(yè)應用的可能。&

8、#160; 金剛石薄膜屬于立方晶系,面心立方晶胞,每個晶胞含有8個C原子,每個C原子采取sp3雜化與周圍4個C原子形成共價鍵,牢固的共價鍵和空間網(wǎng)狀結構是金剛石硬度很高的原因.金剛石薄膜有很多優(yōu)異的性質：硬度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)效、化學穩(wěn)定性高、熱導率高、熱膨脹系數(shù)小，是優(yōu)良的絕緣體。  利用它的高導熱率,可將它直接積在硅材料上成為既散熱又絕緣的薄層,是高頻微波器件、超大規(guī)模集成電路最理想的散熱材料。利用它的電阻率大,可以制成高溫工作的二極管,微波振蕩器件和耐高溫高壓的晶體管以及毫米波功率器件等。  金剛石薄膜的許多優(yōu)良性能有待進一步開拓,我

9、國也將金剛石薄膜納入863新材料專題進行跟蹤研究并取得了很大進展、金剛石薄膜制備的基本原理是:在襯底保持在8001000的溫度范圍內,化學氣相沉積的石墨是熱力學穩(wěn)定相,而金剛石是熱力學不穩(wěn)定相,利用原子態(tài)氫刻蝕石墨的速率遠大于金剛石的動力學原理,將石墨去除,這樣最終在襯底上沉積的是金剛石薄膜。        金剛石的功能只要體現(xiàn)在六個方面：一、其導熱性約硅材料的二萬倍，它將取代硅材料制造新一代計算機，同時抗酸堿、低輻射、抗高溫，使計算機能夠在惡劣環(huán)境下進行工作；二、它的成功開發(fā)將使現(xiàn)有應用的電子元器件更新50%；三、利用其高

10、硬度和優(yōu)異的光學性質組合還可以開發(fā)出永不磨損的攝像機、照相機等各種紅外光學鏡頭；四、應用于航空航天技術，開發(fā)各種高質量的密封件、熱沉材料等；五、加工各種超硬材料；六、發(fā)射冷陰極電子的特點制造出高清晰、超薄、超大屏幕的電視機、計算機顯示器，并且極省電，目前還只在美日兩國使用。日本的青山大學中犬冢等人和廣島大學中廣瀨等人，于19851988年間，分別先后利用熱燈絲CVD法，采用被氫氣稀釋過的甲烷、乙醇等含氧的有機化合物作為原料，進行了關于沉積金剛石薄膜的實驗。結果用氫氣稀釋過的甲烷作原料，金剛石薄膜的沉積速度為數(shù)m/h（微米/小時）；但是若是采用乙醇等含氧的有機化合物作原料，金剛石薄膜沉積的速度則

11、提高到了數(shù)十m/h。3.2鐵電薄膜鐵電薄膜的制備技術和半導體集成技術的快速發(fā)展,推動了鐵電薄膜及其集成器件的實用化。鐵電材料已經應用于鐵電動態(tài)隨機存儲器(FDRAM)、鐵電場效應晶體管( FEET)、鐵電隨機存儲器( FFRAM)、IC卡、紅外探測與成像器件、超聲與聲表面波器件以及光電子器件等十分廣闊的領域3。鐵電薄膜的制作方法一般采用溶膠-凌膠法、離子束濺射法、磁控濺射法、有機金屬化學蒸汽沉積法、準分子激光燒蝕技術等.已經制成的晶態(tài)薄膜有鈮酸鋰、 鈮酸鉀、鈦酸鉛、鈦酸鋇、鈦酸鍶、氧化鈮和鋯鈦酸鉛等,以及大量的鐵電陶瓷薄膜材料。常見的制備石墨烯的方法有：微機械剝離法，化學氣相沉積法，外延生長法

12、以及氧化石墨還原法。2004年，Geim領導的研究小組利用微機械剝離法首次制備出石墨烯。原子力顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，此方法可得到厚度僅有幾個單原子層的石墨烯片層。用此方法制備石墨烯，方法簡單，但耗時長，產率低，不利于大規(guī)模的生產和應用。氧化石墨還原法是首先將石墨氧化，得到層間距擴大的氧化石墨后，再將其還原，得到易于制備的石墨烯。氧化石墨的方法主要有Hummers、Brodie和Staudenmaier。Hummers氧化法優(yōu)于其他兩種方法的優(yōu)點是安全性較高，綠色環(huán)保。此外，氧化劑的選取和不同溫度下的氧化時間對氧化石墨的制備及其結構有很大影響，因此，需要優(yōu)化氧化過程的條件，才能得到合適的氧化石墨，使其

13、易于被還原得到高質量的石墨烯。對氧化石墨進行的還原方法主要有熱還原法、化學還原法、電化學還原法等。化學還原法中常用的還原劑有硼氫化鈉、水合肼、二甲基聯(lián)胺，對苯二酚和硼氫化鈉等，通過化學還原法可有效地除去碳層間的各種含氧基團，將石墨氧化物還原成石墨烯，但得到的石墨烯易產生缺陷。 在張志勇教授的指導下，苗亞寧小組基于密度泛函理論的第一性原理理論研究了本征及缺陷石墨烯的電子結構，取得了階段性成果。同時，采用氧化石墨還原法制備了石墨烯，如下圖所示。3.3氮化碳薄膜1985年美國伯克利大學物理系的M.L.Cohen教授以b-Si3N4晶體結構為出發(fā)點,預言了一種新的C-N化合物b-C3N4,Cohen計

14、算出b-C3N4是一種晶體結構類似于b-Si3N4,具有非常短的共價鍵結合的C-N化合物,其理論模量為4.27Mbars,接近于金剛石的模量4.43 Mbars.隨后,不同的計算方法顯示b-C3N4具有比金剛石還高的硬度,不僅如此, b-C3N4還具有一系列特殊的性質,引起了科學界的高度重視,目前世界上許多著名的研究機構都集中研究這一新型物質.b-C3N4的制備方法只要有激光燒蝕法、濺射法、高壓合成、等離子增強化學氣相沉積、真空電弧沉積、離子注入法等多種方法。在CNx膜的諸多性能中，最吸引人的當屬其可能超過金剛石的硬度，盡管現(xiàn)在還沒有制備出可以直接測量其硬度的CNx晶體，但對CNx膜硬度的研究

15、已有許多報道。3.4半導體薄膜復合材料20世紀80年代科學家們研制成功了在絕緣層上形成半導體（如硅）單晶層組成復合薄膜材料的技術。這一新技術的實現(xiàn)，使材料器件的研制一氣呵成，不但大大節(jié)省了單晶材料，更重要的是使半導體集成電路達到高速化、高密度化，也提高了可靠性，同時為微電子工業(yè)中的三維集成電路的設想提供了實施的可能性。這類半導體薄膜復合材料，特別使硅薄膜復合材料已開始用于低功耗、低噪聲的大規(guī)模集成電路中，以減小誤差，提高電路的抗輻射能力。3.5超晶格薄膜材料隨著半導體薄膜層制備技術的提高，當前半導體超晶格材料的種類已由原來的砷化鎵、鎵鋁砷擴展到銦砷、鎵銻、銦鋁砷、銦鎵砷、碲鎘、碲汞、銻鐵、銻錫

16、碲等多種。組成材料的種類也由半導體擴展到鍺、硅等元素半導體，特別是今年來發(fā)展起來的硅、鍺硅應變超晶格，由于它可與當前硅的前面工藝相容和集成，格外受到重視，甚至被譽為新一代硅材料。 半導體超晶格結構不僅給材料物理帶來了新面貌，而且促進了新一代半導體器件的產生，除上面提到的可制備高電子遷移率晶體管、高效激光器、紅外探測器外，還能制備調制摻雜的場效應管、先進的雪崩型光電探測器和實空間的電子轉移器件，并正在設計微分負阻效應器件、隧道熱電子效應器件等，它們將被廣泛應用于雷達、電子對抗、空間技術等領域。3.6多層薄膜材料多層薄膜材料已成為新材料領域中一支新軍。所謂多層薄膜材料，就是在一層厚度只有鈉米級的材

17、料上，再鋪上一層或多層性質不同的其他薄層材料，最后形成多層固態(tài)涂層。由于各層材料的電、磁及化學性質各不相同，多層薄膜材料會用有一些奇異的特性。目前，這種制造工藝簡單的新型材料正受到各國關注，已從實驗室研究進入商業(yè)化階段，可以廣泛應用于防腐涂層、燃料電池及生物醫(yī)學移植等領域。1991年，法國特拉斯.博斯卡大學的Decher首先提出由帶正電的聚合物和帶負電的聚合物組成兩層薄膜材料的設想，由于靜電的作用，在一層材料上添加另外一層材料非常容易，此后，多層薄膜的研究工作進展很快。通常，研究人員將帶負電的天然襯材如玻璃片等，浸入含有大分子的帶正電物質的溶液，然后沖洗、干燥，再采用含有帶負電物質的溶液，不斷

18、重復上述過程，每一次產生的薄膜材料厚度僅有幾鈉米或更薄。由于多層薄膜材料的制造可采用重復性工藝，人們可利用機器人來完成，因此這種自動化工藝很容易實現(xiàn)商業(yè)化。目前，研究人員已經或即將開發(fā)的多層薄膜材料主要有以下幾種：制造具有珍珠母強度的材料。新型防腐蝕材料?？墒谷剂想姵卦诟邷貤l件下工作的多層薄膜材料4。4 展望迄今，人們已經設計和開發(fā)出了多種不同結構和不同功能的薄膜材料，這些材料在化學分離、化學傳感器、人工細胞、人工臟器、水處理等許多領域具有重要的潛在應用價值，被認為將是21世紀膜科學與技術領域的重要發(fā)展方向之一。參考文獻： 1醫(yī)療設備信息.2007,(27)8. 2稀有金屬材料與工程.2007

19、,(36)8增刊1. 3硅酸鹽通報.2008,(27)3.4周志華,金安定,趙波,朱小蕾. 材料化學.化學工業(yè)出版社,2006,1第一版性能及應用機械性能及應用由于類金剛石膜具有高硬度、高耐磨性和低摩擦因數(shù)，因此適用于軸承、齒輪等易損機件的抗磨損鍍層，尤其適合作為工具表面的耐磨涂層，可顯著提高其壽命。如在印制電路板上鉆孔的微型硬質合金鉆頭上鍍膜后可在提高鉆削速度50%的情況下，提高鉆頭壽命5倍。在鍍鋅鋼板的深沖模具上沉積了摻W的DLC膜后可以不用潤滑劑，經同樣次數(shù)的深沖后工件的表面質量仍明顯優(yōu)于未鍍膜模具所沖工件。在制造易拉罐時，用高速鋼模具對鋁板沖壓，若無保護膜，只沖壓幾次工件的孔邊就出現(xiàn)毛

20、刺，而鍍上膜后沖壓5000次也不會出現(xiàn)毛刺。近年來更通過在膜中摻入雜質離子或制備梯度膜、復合膜、多層膜等進一步改善薄膜的摩擦、磨損性能。有研究表明，在膜中摻入適量Ti，膜的摩擦系數(shù)由未摻雜時的約0.20下降到約0.03。在鋼襯底上制備Ti/Ti C的DLC梯度膜，其硬度達6070 GPa，摩擦系數(shù)得到改善，耐磨性能也顯著增強。隨著個人計算機的廣泛普及，對硬盤和磁頭等存儲介質的性能要求也越來越高。將磁盤、磁頭或磁帶表面涂覆很薄的DLC膜，不僅可以極大地減小摩擦磨損和防止機械劃傷，提高各類磁記錄介質的使用壽命，而且由于膜層具有良好的化學惰性，可以使抗氧化性提高、穩(wěn)定性增強。電學性能及應用近年來，類

21、金剛石膜在微電子領域的應用逐漸成為熱點。由于類金剛石膜較低的介電常數(shù)以及容易在大的基底上成膜的特點，可望代替Si0，成為下一代集成電路的介質材料。類金剛石膜具有良好的化學穩(wěn)定性，因而發(fā)射電流穩(wěn)定，且不污染其他元器件；膜的表面平整光滑，電子發(fā)射均勻，并且具有負的電子親和勢、相對較低的有效功函數(shù)和禁帶寬度，在較低的外電場作用下能產生較大的發(fā)射電流，因此可以在平板顯示器中得到應用。光學性能及應用類金剛石膜具有良好的光學特性，比如良好的光學透明度、寬的光學帶隙，其折射率的大致范圍為1.82.5，光學帶隙的范圍為O.54，特別是在紅外和微波頻段的透過性和光學折射率都很高，可作為鍺光學鏡片上和硅太陽能電池

22、上的減反射膜和保護層，在紅外光學透鏡上鍍制類金剛石膜可以起到增透和保護作用，也可將類金剛石膜鍍在航天器或其它光學儀器上作窗口。生物相容性及醫(yī)學上的應用由于類金剛石膜具有良好的耐磨性、化學穩(wěn)定性和生物相容性，將類金剛石膜沉積在人工關節(jié)表面，其抗磨損性能可以和鍍陶瓷和金屬的制品相比；在鈦合金或不銹鋼制成的人工心臟瓣膜上沉積類金剛石膜能同時滿足機械性能、耐腐蝕性能和生物相容性要求，從而增加了這些醫(yī)學部件的使用壽命。利用DLC薄膜表面能小、不潤濕的特點，美國ART公司通過在DLC膜內摻人Si0，網(wǎng)狀物、過渡金屬元素以調節(jié)其導電性，生產出不粘肉的高頻手術刀推向市場，明顯改善了醫(yī)務人員的工作條件。雖然類金

23、剛石膜以其優(yōu)異的性質在生物醫(yī)學材料領域有廣泛的應用前景，但目前這方面研究工作開展得相當有限，仍需作更進一步的深入研究。參考資工業(yè)富勒烯是一種新發(fā)現(xiàn)的工業(yè)材質， 它的特性： 1.硬度比鉆石還硬 2.軔度(延展性)比鋼強100倍 3.它能導電，導電性比銅強，重量只有銅的六分之一 4.它的成分是碳，所以可從廢棄物中提煉可想像我們的未來生活中將有“無金屬電線”“富勒烯(非金屬)鋼筋的建筑物” “富勒烯防彈背心”“富勒烯汽車殼”.構想中的“東京灣金字塔城”亦將富勒烯列為主要建材，納米巴克管(富勒烯)分子可無限延伸(巴克管長度越長，其原子數(shù)越多，所以巴克管的原子數(shù)不一定是C60)，且巴克管分子是碳原子自動

24、組合而成。包裹金屬電、光、磁C60本身的對稱性決定了C60自身有非線性光學性質。作為一種新的化合物，研究其電、磁、光等應用是非常重要的，實際上C60就是因為摻雜堿金屬在一定條件下具有超導電性，其電荷轉移復合物有鐵磁性而引起人們極大興趣和關注。1991年北京大學化學系和物理系在國內首次獲得了K3C60和Rb3C60超導體，超導轉變溫度為18K和28K，其超導相達75%，達到了當時國際先進水平。1993年他們成功制備了K3C60外延超導膜，其Tc=21K，Jc=5×10A / cm。1994年后有關C60超導研究，國內外都處于更深入的艱難階段。C60的磁學研究實際上從其超導性開始的。C6

25、0家族分子是三維電子離域的化合物，有良好的非線性光學效應。北京大學測定了C60、C70的非線性光學系數(shù)，并利用飛秒技術研究了C60的光克爾效應，證實了C60的非線性效應起源于的電子，并研究了C60電荷轉移復合物的非線性性質。在研究C60甲苯溶液的光限制效應時，他們首先發(fā)現(xiàn)了反飽和吸收過程的飽和現(xiàn)象，并給出了理論解釋。中科院化學研究所在對C60進行化學修飾后進行PVK摻雜，發(fā)現(xiàn)了一全新的光導體體系，此體系暗導小，放電迅速，且完全具有重要的潛在應用價值。另外，他們還發(fā)現(xiàn)了一類新的光限幅材料，此材料在線性透過率高達80%的條件下，其限幅幅值為300mJ/cm，具有潛在實用價值。物理應用潤滑劑和研磨劑

26、C60具有特殊的圓球形狀，是所有分子中最圓的分子；另外，C60的結構使其具有特殊的穩(wěn)定性。在分子水平上，單個C60分子是異常堅硬的，這使得C60可能成為高級潤滑劑的核心材料。C60分子一出世，就有人提議用它來作“分子滾珠”，制成潤滑劑。將C60完全氟化得到的C60F60是一種超級耐高溫材料，這種白色粉末狀物質是比C60更好的優(yōu)良潤滑劑，可廣泛應用于高技術領域。另外，C60分子的特殊形狀和極強的抵抗外界壓力的能力使其有希望轉化成為一類新的超高硬度的研磨材料。一種有希望的方法是將C60直接轉化為金剛石，這可通過在室溫下加高壓來實現(xiàn)。1992年初，法國格雷諾布爾（Grenoble）低溫研究中心的雷古

27、埃羅等人在英國自然雜志上報道，通過在室溫下對C60分子施以壓強達200億帕的快速非靜壓，可將其瞬間轉化為大量人工鉆石晶體。雷古埃羅等已為這種由C60快速有效生產金剛石的方法申請了專利，這使得C60可作為一種研磨材料而具有潛在應用價值，人們可以采用爆炸或其他沖擊波的方法對富勒烯施加高壓，生產出符合工業(yè)標準的低成本金剛石。CVD金剛石膜富勒烯的另一潛在的應用是它們可作為金剛石薄膜生長的均勻成核位置而起重要作用。富勒烯材料的獨特性質之一是它們在較低溫度下升華，對于C60，其升華點大約是600，這使得富勒烯在不規(guī)則形狀表面上的氣體沉積覆蓋相對來說很容易實現(xiàn)。另外，由于富勒烯易溶于像苯和甲苯這樣的極性有

28、機分子溶劑，因而可以在室溫下將復雜表面直接浸于制備好的溶液中，待溶劑揮發(fā)后就留下一層富勒烯分子薄膜。1992年，美國西北大學的一個研究小組聲稱他們發(fā)現(xiàn)了一種用富勒烯結晶出金剛石薄膜的簡單方法。他們使用包含C70分子的富勒烯，先在硅表面形成富勒烯薄層，然后用帶電粒子轟擊它，導致有利于金剛石形成的分子結構，使用化學氣相沉積（CVD）方法，通過天然氣與氫氣的混合氣體，形成許多微小的金剛石?？茖W家預測，對這種方法加以改進也許能夠生長出電子應用中所需要的類似大塊單晶的金剛石薄膜，這將使得生長金剛石單晶的夢想成為現(xiàn)實。據(jù)說在多晶體生長中，C70的應用使得在硅表面襯底上金剛石的生成提高了10個量級。金剛石薄

29、膜在軍事方面具有許多應用價值，如作為裝甲車表面的抗沖擊覆蓋層，用于制成光學（X射線，粒子束）窗口，半導體晶片，高硬度表面齒輪，金剛石-纖維合成材料，以及高溫和防輻射電子器件等。高強度碳纖維1991年日本電氣公司的飯島發(fā)現(xiàn)了一種管狀碳巴基管，巴基管具有獨特的幾何結構和奇妙的導電性質，同時具有高抗張強度和高度熱穩(wěn)定性。巴基管的這種特殊的電學和機械性能使其具有巨大的應用價值。高性能纖維對于要求很高的強度-重量比的結構設計產生了革命性的影響，尤其是在需要耐高溫，或者在能控制材料的電磁性能的應用領域。石墨纖維已具有很高的強度、很強的柔韌性以及耐高溫性能。巴基管材料具有高度的熱穩(wěn)定性和易變性，而且比碳素纖

30、維具有更大的抗張強度，加之其導電性能可由其結構加以調節(jié)，因而巴基管是一種比石墨纖維性能更優(yōu)越的碳纖維，甚至還可能發(fā)展出強度更高、更輕巧的結構，這樣使得巴基管可能在電子器件和航空、航天等空間技術領域具有巨大的應用價值。1993年，日本電氣公司基礎研究室的艾賈安和飯島在細微的巴基管中填入了鉛，從而制成了迄今世界上最細的絲，這種絲只有兩三個原子那么粗，具有納米尺度。有人推測這種巴基細絲可能在電子器件制造上得到應用。理論計算表明，巴基管可吸附大小適合其內徑的任意分子。科學家希望通過改變石墨層片卷曲成管的方式等方法調節(jié)巴基管的直徑，使其有選擇性地吸收分子，從而改變其電子及機械性能?？茖W家正試圖制成單晶巴

31、基管，并用巴基管造出分子水平的微型零件用于醫(yī)學或其它目的。富勒烯作為一種潛在的新碳素材料已得到普遍重視，其應用領域也將不斷開拓。高能轟擊粒子C60能夠得到或失去電子形成離子，帶電巴基球可以用作物理碰撞的高能轟擊粒子。1992年9月，法國奧塞（Or-say）核物理研究所與厄普撒拉（Uppsala）大學的研究人員用線性加速器將C60離子加速至具有近5000萬電子伏的能量。由于C60離子的質量和體積均較大，高能C60離子束轟擊固體靶時不能穿透固體，而是停留在表淺的位置，從而將大量的能量施放在固體表面，可以使固體在加速的同時獲得巨大的能量，有助于研究高能離子轟擊固體靶時產生的物理變化。C60離子轟擊實

32、驗開創(chuàng)了物理碰撞研究的新領域.另外，C60離子束還有可能在分子束誘發(fā)核聚變的研究中得到應用。富勒烯及其衍生物物理性質的應用是多方面的。早在1991年，阿萊芒等人發(fā)現(xiàn)C60絡合物可以在沒有金屬存在的情況下表現(xiàn)出鐵磁性特征，從而有希望開拓磁性記憶材料的一個新方向。用C60還能在CaAs晶體基質上制成C60-K3C60異質結膜，并可將其用于微電子器件等方面。隨著研究的深入，富勒烯獨特的物理性質將為其應用開辟一個廣闊的領域。化學應用富勒烯電化學C60具有完美對稱的足球結構，反應在其電子能級上具有較高的簡并度.理論計算表明，C60分子的電子能級簡并度最高可達五重。C60的最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）是

33、三重簡并的tlu態(tài)，使得C60具有很高的電負性，它能夠接受電子而形成帶負電子的陰離子。高度結構對稱性與分子軌道簡并度結合起來，使得C60分子具有非常豐富的氧化還原性質。由于C60分子具有較高的電離勢（C60的第一電離能約為7.6eV），因此一般說來，C60的電化氧化是較為困難的，雖然也有人報道C60和C70的電化學不可逆氧化反應，但更常見的是富勒烯的電化還原.豪夫勒（R. E. Haufler）和斯莫利等首先采用循環(huán)伏安特性方法在溶液中產生了離子形式的C60。他們在實驗中使用了玻璃狀碳鈕扣電池，并用鉑絲作為反電極。C60進行的這個還原反應是可逆的，顯示出使用電化學方法生產穩(wěn)定的“富勒烯化合物（

34、fulleride）”鹽的可能性。這可能導致新材料的發(fā)現(xiàn)，并可能制成一類新的可充電電池。C70和C60的電化學行為幾乎是相同的，在合適的溶劑中C60能夠被還原成六價離子，與理論預測的C60能接受6個電子于很困難的勻質大塊化合物的還原中。巴德（A. J. Bard）等首先進行了鉑電極上C60膜的電化學研究，這種膜的電化學性質是較為復雜的，并具有不可逆性。查伯（Y. Chabre）等人采用全固態(tài)電化學電池和聚合物電解質成功地將鋰摻入C60中，實驗確定在連續(xù)加入電子過程中LixC60中的x值為0，5，2，3，4和12，最后的LiC的比例達到相當于Li12C60即LiC5，這是Li嵌入石墨化合物中的飽

35、和值。查伯等還研究了固態(tài)C60電極上鈉的電化學嵌入過程.C60的固態(tài)電化學研究為生產摻雜富勒烯化合物提供了新的途徑。C60還容易發(fā)生電化學加氫反應.C60電極能夠通過氫而發(fā)生電化學充電反應，而生成的C60Hx可以以很高的效率放電。富勒烯的伯奇（Birch）還原反應和催化氫化反應得到的產物很多，有C60H18、C60H36、C60H56及完全氫化的C60H60等，還有C70的加氫產物C70H46.富勒烯加氫化合物非常穩(wěn)定，具有廣闊的應用前景.利用它們能夠安全地大量收集和儲存氫的性質，作為儲存氫氣的材料，這可以應用在氫的純化、吸收、氫燃燒發(fā)動機以及氫空氣燃料電池中。富勒烯對氫氣的存儲和釋放為研究氫

36、的壓縮、純化、熱泵以及制冷的新方法打開了大門。加氫富勒烯是一種碳氫化合物，可作為潔凈的燃燒迅速的燃料，有望作為火箭推進劑而用于航空航天領域。另外，利用加氫富勒烯儲氫引起的化學及熱力學性質，制成可充電電池，用來替代鎳-鎘（Ni-Cd）電池中的鎘電極，也可用來替代鎳-金屬氫化物電池中的金屬氫化物以儲存電能。完全氫化的富勒烯能最大限度地存儲能量。從實驗結果看，一類新的無毒、輕便、高效的富勒烯氫化物電池將很快問世。催化劑催化劑有著廣泛的應用，如石油精煉和化學過程等方面。富勒烯可以作為一類新的催化劑材料的基礎。斯莫利提出可以在富勒烯分子的中心空隙加入一些已知具有催化性能的金屬原子，如鉑（pt）、鈀（pd

37、）等，制成一類新的催化劑，在這種催化劑中，催化性原子被碳籠保護起來。1992年，日本的研究人員用C60制成了一類含鈀的高催化性能復合物，這是在室溫下用C60的苯溶液與鈀的絡合物混合制成的，每個C60分子與6個鈀原子配位。這是第一個發(fā)現(xiàn)的在分子水平上具有規(guī)則形狀的催化劑載體，并且已發(fā)現(xiàn)它能在正常溫度和壓強下催化二苯乙炔的加氫反應；這也是第一個發(fā)現(xiàn)的由一種材料的數(shù)個原子組成的團簇催化化學反應，因為催化劑通常只在很大質量下才起作用。富勒烯還可以作為催化劑載體而與其他催化劑結合，催化其他的反應。假如其他類似以富勒烯為基礎的催化劑也具有如此之高的催化活性，那么這些基于富勒烯的催化劑將在那些既需要高效率又

38、要低質量或小體積的方面得到應用。抗癌藥物美國亞特蘭大埃莫里（Emory）大學醫(yī)學院的病毒藥物學家斯辛納齊（R. F. Schinazi）和他的同事們發(fā)現(xiàn)，巴基球對一種關鍵性的HIV病毒酶有殺傷作用，而不傷害宿生細胞。HIV蛋白酶是一種導致艾滋病的病毒，巴基球能夠抑制HIV的生長，使其對人類細胞失去感染作用?？茖W家認為，巴基球雖然不能用來治療艾滋病，但它可能具有藥用價值。這種富勒烯能夠消除HIV病毒，阻止HIV蛋白酶的作用而不損害被感染的細胞本身，它在人類被HIV感染的三種免疫細胞中具有抗病毒能力，而且還對這種病毒的反向轉錄酶起作用，因此能夠抑制HIV對細胞的感染。雖然巴基球還不能作為一種有用的

39、藥物，但這將是巴基球在生物學上的首次應用；而且科學家認為，富勒烯將為研究抗癌藥物提供潛在而有趣的線索。富勒烯具有十分豐富的化學內涵，富勒烯及其衍生物在化學方面的應用是十分廣闊的。除作為催化劑載體、制成高能電池及抑制病毒外，還可以利用富勒烯能有選擇性地吸收某些種類氣體的性質，將其在工業(yè)上用作氣體雜質的去除劑，此外還可以作為有機溶劑以及在醫(yī)學上作為影像劑，這方面的前景是廣闊的。電化學應用非線性光學器件實驗和理論研究表明，C60和C70等富勒烯都是良好的非線性光學材料，C60/C70混合物（C70約占10%）的非線性光學系數(shù)約為1.1×10-9esu，C76甚至還具有光偏振性。富勒烯分子中

40、不存在對非線性光學性能有干擾作用的碳氫鍵和碳-氧鍵，與其他非線性光學材料相比，性能更加優(yōu)越。美國西北大學的研究者們發(fā)現(xiàn)C60薄膜具有很高的二階非線性光學系數(shù)，顯示出在非線性光學器件方面的應用價值。C60薄膜具有很高的光學效率，這一性質使得C60在激光光學通信和光學計算機方面有著重要的潛在應用，并有望在短期內付諸實現(xiàn)?？茖W家還發(fā)現(xiàn)，C60和C70溶液可以作為光學限制器，這種溶液只允許低強度的光通過，當光強增強時，溶液很快變得不透光，其飽和閾值與其他任何已知的光學限制材料相比差不多或更好。英國科學家還報道過，富勒烯被多孔礦物質俘獲并經藍色激光照射后，成為一種光致發(fā)光材料，盡管這一工作尚沒有在其他實

41、驗室內重復出來，但揭示出它可能用來制作能發(fā)射任何頻率光的激光器，已經發(fā)現(xiàn)許多大的富勒烯分子具有手性特征，這種手征性預示著非線性光學響應的可能.生產和分離出大量的大富勒烯分子將在高階非線性光學效應方面取得突破.預計富勒烯作為一種良好的非線性光學材料可能很快投入應用。光導體光導材料是復印機、傳真機和激光打印機的基本部分，舊的光導材料使用硒作為感光劑，較為先進的有機光導聚合物已經代替了硒材料。美國杜邦公司的研究人員發(fā)現(xiàn)用1%的C60（可能是C60和C70的混合物）摻雜的PVK聚合物是一類全新的高性能光導體，類似的產品已經應用于靜電復印技術中。這種光導材料具有良好的性質，其圖象分辨率相當或優(yōu)于其他材料

42、，而壽命遠遠高于含硒材料，其性能實際上已經可以與最好的商用光導體相比擬.這使得摻雜富勒烯材料在印刷及光通信等方面將獲得巨大的應用。超導材料摻雜C60超導體的發(fā)現(xiàn)是超導領域的又一重大成果，這種超導體具有相對較高的臨界溫度，摻雜C60超導體的臨界溫度不僅遠遠高于所有的有機分子超導體，而且也大大高于以前發(fā)現(xiàn)的金屬和合金超導體，只比炙手可熱的氧化物陶瓷超導體低。如果摻雜C60超導體的臨界溫度尚不能與高溫氧化物超導體相比的話，那么這種超導體在其他方面卻具有許多更為優(yōu)越的性質，而這些性質都直接影響到超導體的實際應用.富勒烯超導體最大的優(yōu)點在于這種化合物容易加工成所需要的各種形狀；同時由于它們是三維分子超導

43、體，各向同性，使得電流可以在各個方向均等地流動。我們知道，氧化物陶瓷超導體是一種層狀材料，表現(xiàn)為各向異性，在每層平面內和與平面垂直的方向上導電性質不同，同時這種陶瓷材料難于加工成線形或其他所需要的形狀，給實際應用造成困難。同時，富勒烯化合物超導體還具有較高的臨界磁場和臨界電流密度，理論分析和一些實驗結果顯示，在更大的富勒烯分子摻雜化合物中可能大幅度提高超導臨界溫度。良好的性質和潛在的高臨界溫度為富勒烯超導體的應用創(chuàng)造了條件。摻雜富勒烯超導體的可能應用包括磁懸浮列車，基于約瑟夫遜結和更新更快設計原理的高速計算機開關器件、長距離電力輸送、超導發(fā)動機和發(fā)電機、作物理研究的大型磁鐵（如超導超級對撞機）

44、、超導計算機的電子屏蔽以及基于超導量子干涉器件（SQUID）的電子設備等方面。摻雜的C60化合物顯示超導電性，理論計算已經證明，不摻雜的C60是一種直接能隙半導體，由于C60分子在其格點位置作高速無序自由轉動，使C60固體成為繼Si，Ge和GaAs之后的又一種新型半導體材料。日本三菱電氣公司的研究人員已經用C60制成了一種新型富勒烯半導體。隨著研究的深入，富勒烯及其衍生的材料走向應用已指日可待。C60及富勒烯家族的誕生是20世紀80年代的重大發(fā)現(xiàn)之一，具有重要意義的是，這些神奇的全碳分子及其衍生的物質顯示新穎奇特的物理化學性質，它們首先是作為一種可實用化的新材料而出現(xiàn)的。護膚品由于富勒烯能夠親

45、和自由基，具有極強的抗氧化能力，能夠起到活化皮膚細胞，預防肌膚衰亡的作用。關于富勒烯在清除自由基方面的功效目前已有近3萬篇論文被發(fā)表，近3千個專利獲得了認可。正因如此，21世紀以來富勒烯開始被用作化妝品原料，具有抗皺、美白、預防衰老的卓越價值，成為備受矚目的尖端美容成分。許多高端護膚品品牌含有富勒烯成分。7 多元體研究富勒烯衍生物與卟啉、二茂鐵等富電子基團共價或非共價形成多元體，用于研究分子內能量、電荷轉移、光致能量和電荷轉移。有機太陽能電池主條目：有機太陽能電池自1995年俞剛博士將富勒烯的衍生物PCBM（6,6-phenyl-c61-butyric acid methyl est

46、er，簡稱PC61BM或PCBM）用于本體異質結有機太陽能電池以來，有機太陽能電池得到了長足的發(fā)展，其中有三家公司已經將摻雜PCBM的有機太陽能電池商用，迄今大部分有機太陽能電池以富勒烯做為電子受體材料。研發(fā)意義編輯各種富勒烯的結構富勒烯是于1985年發(fā)現(xiàn)的繼金剛石、石墨和線性碳(carbyne)之后碳元素的第四種晶體形態(tài)。其中柱狀或管狀的分子又叫做碳納米管或巴基管。C60分子具有芳香性，溶于苯呈醬紅色?？捎秒娮杓訜崾艋螂娀》ㄊ故舭l(fā)等方法制得。C60有潤滑性，可能成為超級潤滑劑。金屬摻雜的C60有超導性，是有發(fā)展前途的超導材料。C60還可能在半導體、催化劑、蓄電池材料和藥物等許多領域得

47、到應用。C60分子可以和金屬結合，也可以和非金屬負離子結合。當堿金屬原子和C60結合時，電子從金屬原子轉到C60分子上，可形成具有超導性能的MxC60，其中M為K，Rb,Cs；x為摻進堿金屬原子的數(shù)目。K3C60在18K以下是超導體，在18K以上是導體，摻進原子數(shù)可達6個，K6C60是絕緣體。C60是既有科學價值又有應用前景的物質，在生命科學、醫(yī)學、天體物理等領域也有定的意義。碳60(C60)和碳70(C70)是最常見的，也是能夠量產的富勒烯,富勒烯的碳納米管，巴基管成員還有C28、C32、C240、C540。C78、C82、C84、C90、C96等也有管狀等其他形狀。非常規(guī)富勒烯盡管結構上不

48、穩(wěn)定，但是在富勒烯研究中卻非常重要。因為一方面許多非常規(guī)富勒烯是合成常規(guī)富勒烯的前體和中間產物，研究其結構和性質對于了解富勒烯的形成機理非常重要；另一方面非常規(guī)富勒烯的同分異構體數(shù)目是常規(guī)富勒烯的近100倍，如果能夠通過某種方式對富勒烯進行修飾使其穩(wěn)定下來，則無異于打開了一座新材料寶庫的大門。2000年，分子納米結構與納米技術院重點實驗室的科研人員在日本工作期間，首次發(fā)現(xiàn)將兩個金屬鈧置入富勒烯碳籠時，可以有效地穩(wěn)定非常規(guī)富勒烯C66（Nature, 408, 426, 2000）?；氐街袊?，他們與廈門大學的科學家合作，又合成分離并表征了通過外接Cl原子而穩(wěn)定下來的非常規(guī)富勒烯衍生物C50Cl

49、10（Science 304, 699-699, 2004）。該實驗室科研人員又相繼合成了通過富勒烯內包金屬碳化物的穩(wěn)定內嵌富勒烯Sc2C2C68(Angew. Chem. Int. ed. 45, 2107, 2006)和外接氫原子的非常規(guī)富勒烯衍生物C64H4（J. Am. Chem. Soc. 128, 6605, 2006）。這些結果說明非常規(guī)富勒烯可以通過多種方式穩(wěn)定下來，為研究富勒烯結構特征和探索更多的富勒烯材料奠定了基礎。碳納米管中的富勒烯富勒烯由于其獨特的結構和化學物理性質，已對化學、物理、材料科學產生了深遠的影響，在應用方面顯示了誘人的前景。隨著研究的不斷深入，碳原子簇將要給

50、人類帶來巨大的財富。應用領域編輯1. 金屬成型的脫模劑和金屬拉絲的潤滑劑。2. 高溫狀態(tài)的特殊電解、電阻材料。3. 高溫固體潤滑劑，擠壓抗磨添加劑，生產陶瓷復合材料的添加劑，耐火材料和抗氧化添加劑，尤其抗熔融金屬腐蝕的場合，熱增強添加劑、耐高溫的絕緣材料。4. 晶體管的熱封干燥劑和塑料樹脂等聚合物的添加劑。5. 壓制成各種形狀的氮化硼制品，可用做高溫、高壓、絕緣、散熱部件。6. 航天航空中的熱屏蔽材料。7. 在觸媒參與下，經高溫高壓處理可轉化為堅硬如金剛石的立方氮化硼。8. 原子反應堆的結構材料。9. 飛機、火箭發(fā)動機的噴口。10.高壓高頻電及等離子弧的絕緣體。11.防止中子輻射的包裝材料。1

51、2.由氮化硼加工制成的超硬材料，可制成高速切割工具和地質勘探、石油鉆探的鉆頭。13.冶金上用于連續(xù)鑄鋼的分離環(huán)，非晶態(tài)鐵的流槽口，連續(xù)鑄鋁的脫模劑（各種光學玻璃脫膜劑）14.做各種電容器薄膜鍍鋁、顯像管鍍鋁、顯示器鍍鋁等的蒸發(fā)舟。15.各種保鮮鍍鋁包裝袋等。16.各種激光防偽鍍鋁、商標燙金材料，各種煙標，啤酒標、包裝盒，香煙包裝盒鍍鋁等等。17.化妝品用于口紅的填料，無毒又有潤滑性，又有光澤。4 未來前景編輯由于鋼鐵材料硬度很高，因而加工時會產生大量的熱，金剛石工具在高溫下易分解，且容易與過渡金屬反應，而cBN材料熱穩(wěn)定性好，且不易與鐵族金屬或合金發(fā)生反應，可廣泛應用于鋼鐵制品的精密

52、加工、研磨等。cBN除具有優(yōu)良的耐磨性能外，耐熱性能也極為優(yōu)良，在相當高的切削溫度下也能切削耐熱鋼、鐵合金、淬火鋼等，并且能切削高硬度的冷硬軋輥、滲碳淬火材料以及對刀具磨損非常嚴重的SiA1合金等。實際上，由cBN晶體(高溫高壓合成)的燒結體做成的刀具、磨具已應用于各種硬質合金材料的高速精密加工中。eBN作為一種寬禁帶(帶隙64 eV)半導體材料，具有高熱導率、高電阻率、高遷移率、低介電常數(shù)、高擊穿電場、能實現(xiàn)雙型摻雜且具有良好的穩(wěn)定性，它與金剛石、SiC和GaN一起被稱為繼Si、Ge及GaAs之后的第三代半導體材料，它們的共同特點是帶隙寬，適用于制作在極端條件下使用的電子器件。表106給出它

53、們各種性質的比較，我們不難發(fā)現(xiàn)與SiC和GaN相比，CBN與金剛石有著更為優(yōu)異的性質，如更寬的帶隙、更高的遷移率、更高的擊穿電場、更低的介電常數(shù)和更高的熱導率。顯然作為極端電子學材料，CBN與金剛石更勝一籌。然而作為半導體材料金剛石有它致命的弱點，即金剛石的n型摻雜十分困難(其n型摻雜的電阻率只能達到102 ·cm，遠遠未達到器件標準)，而cBN則可以實現(xiàn)雙型摻雜。例如，在高溫高壓合成以及薄膜制備過程中，添加Be可得到P型半導體；添加S、C、Si等可得到n型半導體。因此綜合看來cBN是性能最為優(yōu)異的第三代半導體材料，不僅能用于制備在高溫、高頻、大功率等極端條件下工作的電子器

54、件，而且在深紫外發(fā)光和探測器方面有著廣泛的應用前景。事實上，Mishima等人最早報道了在高溫高壓條件下制成的cBN發(fā)光二極管，可在650的溫度下工作，在正向偏壓下二極管發(fā)出肉眼可見的藍光，光譜測量表明其最短波長為215 nm(5.8 eV)。CBN具有和GaAs、Si相近的熱膨脹系數(shù)，高的熱導率和低的介電常數(shù)，絕緣性能好，化學穩(wěn)定性好，使它成為集成電路的熱沉材料和絕緣涂覆層。此外CBN具有負的電子親和勢，可以用于冷陰極場發(fā)射材料，在大面積平板顯示領域具有廣泛的應用前景。在光學應用方面，由于cBN薄膜硬度高，并且從紫外(約從200 nm開始)到遠紅外整個波段都具有高的透過率，因此適合作為一些光

55、學元件的表面涂層，特別適合作為硒化鋅(ZnSe)、硫化鋅(ZnS)等窗口材料的涂層。此外，它具有良好的抗熱沖擊性能和商硬度，有望成為大功率激光器和探測器的理想窗窗口材料。6 參考資料· 1.  劉陽，曾令可，劉明泉非氧化物陶瓷及其應用：化學工業(yè)出版社，2011年1月：第253頁· 2.  劉陽，曾令可，劉明泉非氧化物陶瓷及其應用：化學工業(yè)出版社，2011年1月：第252頁· 3.  姜洪舟無機非金屬材料熱工設備（第3版：武漢理工大學出版社，2012年7月：第529頁· 4. 

56、 氮化硼  Chemical Book引用日期2015-03-13· 5.  劉陽，曾令可，劉明泉非氧化物陶瓷及其應用：化學工業(yè)出版社，2011年1月：第254頁· 6.  王占國、鄭有炓半導體材料研究進展 第1卷：高等教育出版社，2012年1月：第594頁應用領域編輯應用范圍碳化硅主要有四大應用領域，即：功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。碳化硅粗料已能大量供應，不能算高新技術產品，而技術含量極高 的納米級碳化硅粉體的應用短時間不可能形成規(guī)模經濟。1 作為磨料，可用來做磨具，如砂輪、油石、

57、磨頭、砂瓦類等。作為冶金脫氧劑和耐高溫材料。高純度的單晶，可用于制造半導體、制造碳化硅纖維。主要用途：用于312英寸單晶硅、多晶硅、砷化鉀、石英晶體等線切割。太陽能光伏產業(yè)、半導體產業(yè)、壓電晶體產業(yè)工程性加工材料。用于半導體、避雷針、電路元件、高溫應用、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。磨料磨具主要用于制作砂輪、砂紙、砂帶、油石、磨塊、磨頭、研磨膏及光伏產品中單晶硅、多晶硅和電子行業(yè)的壓電晶體等方面的研磨、拋光等?；た捎米鰺掍摰拿撗鮿┖丸T鐵組織的改良劑，可用做制造四氯化硅的原料，是硅樹

58、脂工業(yè)的主要原料。碳化硅脫氧劑是一種新型的強復合脫氧劑，取代了傳統(tǒng)的硅粉碳粉進行脫氧，和原工藝相比各項理化性能更加穩(wěn)定，脫氧效果好，使脫氧時間縮短，節(jié)約能源，提高煉鋼效率，提高鋼的質量，降低原輔材料消耗，減少環(huán)境污染，改善勞動條件，提高電爐的綜合經濟效益都具有重要價值?！叭汀辈牧侠锰蓟杈哂心透g、耐高溫、強度大、導熱性能良好、抗沖擊等特性，碳化硅一方面可用于各種冶煉爐襯、高溫爐窯構件、碳化硅板、襯板、支撐件、匣缽、碳化硅坩堝等。另一方面可用于有色金屬冶煉工業(yè)的高溫間接加熱材料，如豎罐蒸餾爐、精餾爐塔盤、鋁電解槽、銅熔化爐內襯、鋅粉爐用弧型板、熱電偶保護管等；用于制作耐磨、耐蝕、耐高溫等高級碳化硅陶瓷材料；還可以制做火箭噴管、燃氣輪機葉片等。此外，碳化硅也是高速公路、航空飛機跑道太陽能熱水器等的理想材料之一。有色金屬利用碳化硅具有耐高溫，強度大，導熱性能良好，抗沖擊，作高溫間接加熱材料，如堅罐蒸餾爐，精餾爐塔盤，鋁