固體物理與新材料

固體物理學(xué)與新材料功能材料材料的物理特性隨條件變化的規(guī)律--有用的功能例如:某些材料吸附特殊氣體時(shí)電阻減少開(kāi)發(fā)研究具有優(yōu)良特性的新材料---漏氣報(bào)警功能陶瓷陶瓷:多晶體(非單晶)無(wú)機(jī)非金屬材料它和金屬材料、高分子材料并列為當(dāng)代三大固體材料。

信息的獲取有賴于傳感器，或稱敏感元件。陶瓷敏感元件:光敏陶瓷，熱敏陶瓷，磁敏陶瓷，聲敏陶瓷，壓敏陶瓷，力敏陶瓷,氧敏陶瓷，濕敏陶瓷，

熱敏陶瓷

熱敏陶瓷是一類電阻率、磁性、介電性等性質(zhì)隨溫度發(fā)生明顯變化的材料，主要用于制造溫度傳感器、線路溫度補(bǔ)償及穩(wěn)頻的元件--熱敏電阻(thermistor)。

PTC熱敏電阻有兩種用途：

恒溫電熱器，PTC熱敏電阻通過(guò)自身發(fā)熱而工作，達(dá)到設(shè)定溫度后，便自動(dòng)恒溫，因此不需另加控制電路，如用于電熱驅(qū)蚊器、恒溫電熨斗、暖風(fēng)機(jī)、電暖器等。限流元件，如彩電消磁器、節(jié)能燈用電子鎮(zhèn)流器、程控電話保安器、冰箱電機(jī)啟動(dòng)器等。氣敏陶瓷

SnO2系氣敏元件對(duì)酒精和CO特別敏感，廣泛用于CO報(bào)警和工作環(huán)境的空氣監(jiān)測(cè)等。

－Fe2O3的化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)甲烷乃至異丁烷都非常靈敏，對(duì)水蒸氣和乙醇等卻不靈敏。作家庭用可燃?xì)怏w報(bào)警器固體照明

能源問(wèn)題—開(kāi)源、節(jié)流照明技術(shù)

城市照明是現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。目前世界上的電能五分之一用于照明照明技術(shù)就是在可見(jiàn)光光譜范圍(380nm—780nm)內(nèi)作為陽(yáng)光替代品的技術(shù)照明要使用多少能源？中國(guó)使用的電力約1.65萬(wàn)億度/2002，1.91萬(wàn)億度/2003，2.19萬(wàn)億度/2004。其中照明用電約2.6千億度。2020年我國(guó)的電力需求為4.6萬(wàn)億千瓦時(shí)，其中年照明用電量約占總發(fā)電量的15％，為5.25千億度三峽裝機(jī)容量980萬(wàn)千瓦,一年不停機(jī),可發(fā)電0.86千億度。照明技術(shù)的發(fā)展油燈（1780）化學(xué)供能的寬帶輻射，效率很低白熾燈（1879）電加熱的寬帶輻射，效率低熒光燈（1936）電激勵(lì)的氣體窄帶發(fā)射，效率高固體照明（2020？）電激勵(lì)的固體窄帶發(fā)射（SSL）SSL-LEDs;SSL-OLEDs固體照明--電激勵(lì)的固體窄帶發(fā)射半導(dǎo)體燈原理:電激勵(lì)使電子躍遷到導(dǎo)帶,電子返回價(jià)帶的輻射光子----發(fā)光白熾燈:電能先轉(zhuǎn)化為熱能,熱激勵(lì)使電子躍遷到高能帶,電子返回低能帶輻射光子----發(fā)光熒光燈:冷光源，是由電能先激勵(lì)汞蒸汽,汞蒸汽放電產(chǎn)生的紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光(壽命短,因此成本較高)LED僅使用傳統(tǒng)照明1/10的電力LED是目前照明燈具10倍以上的壽命(>10年)白光LED目前已商品化Forbes,Sept.99:“(LEDs)...aninventionthatwillkilloffthelightbulb...”固態(tài)照明——照明技術(shù)的革命！各國(guó)和地區(qū)政府計(jì)劃日本“21世紀(jì)光計(jì)劃”美國(guó)“國(guó)家半導(dǎo)體照明研究計(jì)劃”估計(jì)10年后相關(guān)產(chǎn)業(yè)將達(dá)500億美元

歐盟“彩虹計(jì)劃”韓國(guó)“GaN半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)計(jì)劃”我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)“次世代照明光源開(kāi)發(fā)計(jì)劃”“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”2003年6月啟動(dòng)：科技部、信息產(chǎn)業(yè)部等8個(gè)部門和16家地方政府參與；

15家研究機(jī)構(gòu)和50多家企業(yè)。LED白光照明三種方法產(chǎn)生白光照明紫外LED激發(fā)白光光源三基色白光光源蘭光LED激發(fā)白光光源與日光燈的白光合成原理類似，也可用不同顏色的半導(dǎo)體發(fā)光合成白光優(yōu)點(diǎn)不需要磷粉進(jìn)行光轉(zhuǎn)換，發(fā)光效率較高；非常好的彩色重現(xiàn)性缺點(diǎn)成本高LED白光照明紅、綠、藍(lán)三色LED合成白光白光LED材料半導(dǎo)體發(fā)光（EL）材料GaN,ZnO,SiC……襯底材料Al2O3,ZnO,SiC晶格失配率:襯底材料+發(fā)光材料現(xiàn)在:Al2O3+GaN燈具功率型LED制造的上海通用別克君威概念車燈，正在進(jìn)行跑車試驗(yàn)LED車燈在上海大眾途朗、安徽奇瑞瑞虎等7個(gè)新車型上使用有機(jī)電致發(fā)光有兩種材料小分子（分子量小于3000）高分子（分子量大于10000）柔性（軟屏）21世紀(jì)的新材料----納米材料新材料----新生產(chǎn)力金屬材料----機(jī)械工業(yè)高分子材料----塑料工業(yè)半導(dǎo)體材料----電子工業(yè)，計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)納米材料----?工業(yè)青銅時(shí)代

鐵器時(shí)代

半導(dǎo)體時(shí)代

?納米時(shí)代什么是納米材料尺寸大小為1-100納米范圍Nano-meter1nm=10–9m1納米=億分之一米細(xì)菌----200-600nm病毒----幾十nm原子----0.1-0.3nm研究的新層次宏觀：人眼所見(jiàn)的最小物體—>無(wú)限大微觀：原子、分子—>無(wú)限小之間為介觀介觀：亞微米，納米，團(tuán)簇納米材料的分類納米微粒納米固體跨世紀(jì)的新科技八十年代末誕生1990年7月，第一屆國(guó)際納米科學(xué)技術(shù)會(huì)議IBM首席科學(xué)家預(yù)言：“正如50年代微電子技術(shù)產(chǎn)生了信息革命一樣，納米科學(xué)技術(shù)將成為下一世紀(jì)信息時(shí)代的核心?！奔{米材料的奇異特性納米微粒*納米磁性微粒----同樣成份，磁性大大增強(qiáng)例：鐵粉，增大1000倍例：生物體中的磁性納米微粒*熔點(diǎn)大大降低例：銀塊，熔點(diǎn)~900°C納米銀粉，熔點(diǎn)~100°C*納米