新型敏感材料

① 具體的壓力敏感材料有什麼，舉幾個例子就可

壓電陶瓷，不同的壓力產生不同的應力，可以輸出不同的電流。

② 什麼是溫度敏感性材料

溫度敏感性是復指 對溫度變化敏感的程制度。各種材料對所處的環境溫度變化，都會有一定的反應。如水，溫度高了會成氣態，常溫時液態，低溫是固態，體積也有變化。混凝土材料會有常見的熱脹冷縮，其適用范圍也受溫度的先知，太低了會脆裂。這樣就促使尋找一種溫度敏感性差的材料來加進去，增加它的適用范圍，這種材料就叫低溫度敏感性材料。瀝青類材料也常常需要尋找低溫度敏感性材料來改善他的性質

③ 常用的敏感材料有哪些

敏感元件有：氣、溫、濕、壓力、重力、光、電、磁等，都是用半導體材料製成。

④ 敏感材料是什麼

就是這種材料對溫度非常敏感。溫度稍有變化，它的性質就會出現明顯改變。
可以用來製造熱敏電阻等。

⑤ 請列舉幾種新型材料的名稱（最好有介紹）

生物陶瓷：屬於新型功能材料.不僅具有不銹鋼塑料所具有的特性,而且具有親水性、能與細胞等生物組織表現出良好的親和性.因此生物陶瓷具有廣闊的發展前景.生物陶瓷除用於測量、診斷治療等外,主要是用作生物硬組織的代用材料.可用於骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面.
鋰離子電池材料：日本索尼公司發明了以炭材料為負極,以含鋰的化合物作正極,在充放電過程中,沒有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池.當對電池進行充電時,電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經過電解液運動到負極.而作為負極的碳呈層狀結構,它有很多微孔,達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高.同樣,當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程）,嵌在負極碳層中的鋰離子脫出,又運動回正極.回正極的鋰離子越多,放電容量越高.
新型耐火材料：A12O3-TiO2-SiO2系耐火材料,MgO-A12O3-TiO2系耐火材料,MgO-CaO-TiO2系耐火材料,MgO-SiC-C系耐火材料,納米技術MgO-C磚,MgO-AL2O3-AIN系耐火材料,MgO-La2O3系耐火材料等

⑥ 感測器敏感材料的發展論文

淺談感測器的現狀以及發展趨勢

2007-1-25 16:39:00 轉:中國工控展覽網 供稿

1 微型化（Micro）
為了能夠與信息時代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強的技術發展趨勢保持一致，對於感測器性能指標（包括精確性、可靠性、靈敏性等）的要求越來越嚴格；與此同時，感測器系統的操作友好性亦被提上了議事日程，因此還要求感測器必須配有標準的輸出模式；而傳統的大體積弱功能感測器往往很難滿足上述要求，所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型感測器所取代；後者主要由硅材料構成，具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。
1.1 由計算機輔助設計（CAD）技術和微機電系統（MEMS）技術引發的感測器微型化
目前，幾乎所有的感測器都在由傳統的結構化生產設計向基於計算機輔助設計（CAD）的模擬式工程化設計轉變，從而使設計者們能夠在較短的時間內設計出低成本、高性能的新型系統，這種設計手段的巨大轉變在很大程度上推動著感測器系統以更快的速度向著能夠滿足科技發展需求的微型化的方向發展。
對於微機電系統（MEMS）的研究工作始於20世紀60年代，其研究范疇涉及材料科學、機械控制、加工與封裝工藝、電子技術以及感測器和執行器等多種學科，是一個極具前景的新興研究領域。MEMS的核心技術是研究微電子與微機械加工與封裝技術的巧妙結合，期望能夠由此而製造出體積小巧但功能強大的新型系統。經過幾十年的發展，尤其最近十多年的研究與發展，MEMS技術已經顯示出了巨大的生命力，此項技術的有效採用將信息系統的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一個新的高度。在當前技術水平下，微切削加工技術已經可以生產出來具有不同層次的3D微型結構，從而可以生產出體積非常微小的微型感測器敏感元件，象毒氣感測器、離子感測器、光電探測器這樣的以硅為主要構成材料的感測/探測器都裝有極好的敏感元件[1]，[2]。目前，這一類元器件已作為微型感測器的主要敏感元件被廣泛應用於不同的研究領域中。
1.2 微型感測器應用現狀
就當前技術發展現狀來看，微型感測器已經對大量不同應用領域，如航空、遠距離探測、醫療及工業自動化等領域的信號探測系統產生了深遠影響；目前開發並進入實用階段的微型感測器已可以用來測量各種物理量、化學量和生物量，如位移、速度/加速度、壓力、應力、應變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等
2 智能化（Smart）
智能化感測器（Smart Sensor）是20世紀80年代末出現的另外一種涉及多種學科的新型感測器系統。此類感測器系統一經問世即刻受到科研界的普遍重視，尤其在探測器應用領域，如分布式實時探測、網路探測和多信號探測方面一直頗受歡迎，產生的影響較大。
2.1 智能化感測器的特點
智能化感測器是指那些裝有微處理器的，不但能夠執行信息處理和信息存儲，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷的感測器系統。這一類感測器就相當於是微型機與感測器的綜合體一樣，其主要組成部分包括主感測器、輔助感測器及微型機的硬體設備。如智能化壓力感測器，主感測器為壓力感測器，用來探測壓力參數，輔助感測器通常為溫度感測器和環境壓力感測器。採用這種技術時可以方便地調節和校正由於溫度的變化而導致的測量誤差，而環境壓力感測器測量工作環境的壓力變化並對測定結果進行校正；而硬體系統除了能夠對感測器的弱輸出信號進行放大、處理和存儲外，還執行與計算機之間的通信聯絡。
通常情況下，一個通用的檢測儀器只能用來探測一種物理量，其信號調節是由那些與主探測部件相連接著的模擬電路來完成的；但智能化感測器卻能夠實現所有的功能，而且其精度更高、價格更便宜、處理質量也更好。與傳統的感測器相比，智能化感測器具有以下優點：
1．智能化感測器不但能夠對信息進行處理、分析和調節，能夠對所測的數值及其誤差進行補償，而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷，能夠藉助於一覽表對非線性信號進行線性化處理，藉助於軟體濾波器濾波數字信號。此外，還能夠利用軟體實現非線性補償或其它更復雜的環境補償，以改進測量精度。
2．智能化感測器具有自診斷和自校準功能，可以用來檢測工作環境。當工作環境臨近其極限條件時，它將發出告警信號，並根據其分析器的輸入信號給出相關的診斷信息。當智能化感測器由於某些內部故障而不能正常工作時，它能夠藉助其內部檢測鏈路找出異常現象或出了故障的部件。
3．智能化感測器能夠完成多感測器多參數混合測量，從而進一步拓寬了其探測與應用領域，而微處理器的介入使得智能化感測器能夠更加方便地對多種信號進行實時處理。此外，其靈活的配置功能既能夠使相同類型的感測器實現最佳的工作性能，也能夠使它們適合於各不相同的工作環境。
4．智能化感測器既能夠很方便地實時處理所探測到的大量數據，也可以根據需要將它們存儲起來。存儲大量信息的目的主要是以備事後查詢，這一類信息包括設備的歷史信息以及有關探測分析結果的索引等；
5．智能化感測器備有一個數字式通信介面，通過此介面可以直接與其所屬計算機進行通信聯絡和交換信息。此外，智能化感測器的信息管理程序也非常簡單方便，譬如，可以對探測系統進行遠距離控制或者在鎖定方式下工作，也可以將所測的數據發送給遠程用戶等。
2.2 智能化感測器的發展與應用現狀
目前，智能化感測器技術正處於蓬勃發展時期，具有代表意義的典型產品是美國霍尼韋爾公司的ST-3000系列智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器，以及另外一些含有微處理器（MCU）的單片集成壓力感測器、具有多維檢測能力的智能感測器和固體圖像感測器（SSIS）等。與此同時，基於模糊理論的新型智能感測器和神經網路技術在智能化感測器系統的研究和發展中的重要作用也日益受到了相關研究人員的極大重視。
指出的一點是：目前的智能化感測器系統本身盡管全都是數字式的，但其通信協議卻仍需藉助於4～20 mA的標准模擬信號來實現。一些國際性標准化研究機構目前正在積極研究推出相關的通用現場匯流排數字信號傳輸標准；不過，在眼下過渡階段仍大多採用遠距離匯流排定址感測器（HART）協議，即Highway Addressable Remote Transcer。這是一種適用於智能化感測器的通信協議，與目前使用4～20mA模擬信號的系統完全兼容，模擬信號和數字信號可以同時進行通信，從而使不同生產廠家的產品具有通用性。
能化感測器多用於壓力、力、振動沖擊加速度、流量、溫濕度的測量，如美國霍尼韋爾公司的ST3000系列全智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器就屬於這一類感測器。另外，智能化感測器在空間技術研究領域亦有比較成功的應用實例[6]。
發展中，智能化感測器無疑將會進一步擴展到化學、電磁、光學和核物理等研究領域。可以預見，新興的智能化感測器將會在關繫到全人類國民生的各個領域發揮越來越大作用。
3 多功能感測器（Multifunction）
如前所述，通常情況下一個感測器只能用來探測一種物理量，但在許多應用領域中，為了能夠完美而准確地反映客觀事物和環境，往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能感測器則是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統，它可以藉助於敏感元件中不同的物理結構或化學物質及其各不相同的表徵方式，用單獨一個感測器系統來同時實現多種感測器的功能。隨著感測器技術和微機技術的飛速發展，目前已經可以生產出來將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨一塊晶元上的一體化多功能感測器。
3.1 多功能感測器的執行規則和結構模式
概括來講，多功能感測器系統主要的執行規則和結構模式包括：
（1） 多功能感測器系統由若干種各不相同的敏感元件組成，可以用來同時測量多種參數。譬如，可以將一個溫度探測器和一個濕度探測器配置在一起（即將熱敏元件和濕敏元件分別配置在同一個感測器承載體上）製造成一種新的感測器，這樣，這種新的感測器就能夠同時測量溫度和濕度。
（2） 將若干種不同的敏感元件精巧地製作在單獨的一塊矽片中，從而構成一種高度綜合化和小型化的多功能感測器。由於這些敏感元件是被綜裝在同一塊矽片中的，它們無論何時都工作在同一種條件下，所以很容易對系統誤差進行補償和校正。
（3）藉助於同一個感測器的不同效應可以獲得不同的信息。以線圈為例，它所表現出來的電容和電感是各不相同的。
（4）在不同的激勵條件下，同一個敏感元件將表現出來不同的特徵。而在電壓、電流或溫度等激勵條件均不相同的情況下，由若干種敏感元件組成的一個多功能感測器的特徵可想而知將會是多麼的千差萬別！有時候簡直就相當於是若干個不同的感測器一樣，其多功能特徵可謂名副其實。
3.2 多功能感測器的研製與應用現狀
多功能感測器無疑是當前感測器技術發展中一個全新的研究方向，日前有許多學者正在積極從事於該領域的研究工作。如將某些類型的感測器進行適當組合而使之成為新的感測器，如用來測量流體壓力和互異壓力的組合感測器。又如，為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時探測多種信號，微型數字式三埠感測器可以同時採用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件；這種組配方式的感測器不但能夠輸出模擬信號，而且還能夠輸出頻率信號和數字信號.
從目前的發展現狀來看，最熱門的研究領域也許是各種類型的仿生感測器了，而且在感觸、刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問世。從實用的角度考慮，多功能感測器中應用較多的是各種類型的多功能觸覺感測器，譬如人造皮膚觸覺感測器就是其中之一，這種感測器系統由PVDF材料、無觸點皮膚敏感系統以及具有壓力敏感傳導功能的橡膠觸覺感測器等組成。據悉，美國MERRITT公司研製開發的無觸點皮膚敏感系統獲得了較大的成功，其無觸點超聲波感測器、紅外輻射引導感測器、薄膜式電容感測器、以及溫度、氣體感測器等在美國本土應用甚廣。
與其它方面的研究成果相比，目前在人工嗅覺方面的研究還似乎遠遠不盡人意。由於嗅覺元件接收到的判別信號是非常復雜的，其中總是混合著成千上萬種化學物質，這就使得嗅覺系統處理起這些信號來異常錯綜復雜。
人工嗅覺感測系統的典型產品是功能各異的Electronic nose（電子鼻），近10多年來，該技術的發展很快，目前已有數種商品化的產品在國際市場流通，美、法、德、英等國家均有比較先進的電子鼻產品問世。
「電子鼻」系統通常由一個交叉選擇式氣體感測器陣列和相關的數據處理技術組成，並配以恰當的模式識別系統，具有識別簡單和復雜氣味的能力，主要用來解決一般情況下的氣味探測問題。根據應用對象的不同，「電子鼻」系統感測器陣列中感測器的構成材料及配置數量亦有所不同，其中，構成材料包括金屬氧化物半導體、導電聚合物、石英晶振等，配置數量則從幾個到數十個不等。總之，「電子鼻」系統是氣體感測器技術和信息處理技術進行有效結合的高科技產物，其氣體感測器的體積很小，功耗也很低，能夠方便地捕獲並處理氣味信號。氣流經過氣體感測器陣列進入到「電子鼻」系統的信號預處理元件中，最後由陣列響應模式來確定其所測氣體的特徵。陣列響應模式採用關聯法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法對所測氣體進行定性和定量鑒別。美國Cyranosciences公司生產的Cyranose 320電子鼻是目前技術較為先進、適用范圍也比較廣的嗅覺感測系統之一，該系統主要由感測器陣列和數據分析演算法兩部分組成，其基本技術是將若干個獨特的薄膜式碳-黑聚合物復合材料化學電阻器配置成一個感測器陣列，然後採用標準的數據分析技術，通過分析由此感測器陣列所收集到的輸出值的辦法來識別未知分析物。據稱，Cyranose 320電子鼻的適用范圍包括食品與飲料的生產與保鮮、環境保護、化學品分析與鑒定、疾病診斷與醫葯分析以及工業生產過程式控制制與消費品的監控與管理等。
4 無線網路化（wireless networked）
無線網路對我們來說並不陌生，比如手機，無線上網，電視機。感測器對我們來說也不陌生，比如溫度感測器、壓力感測器，還有比較新穎的氣味感測器。但是，把二者結合在起來，提出無線感測器網路（Wireless Sensor Networks）這個概念，卻是近幾年才發生的事情。
這個網路的主要組成部分就是一個個可愛的感測器節點。說它們可愛，是因為它們的體積都非常小巧。這些節點可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、雜訊的升降。更讓人感興趣的是，每一個節點都是一個可以進行快速運算的微型計算機，它們將感測器收集到的信息轉化成為數字信號，進行編碼，然後通過節點與節點之間自行建立的無線網路發送給具有更大處理能力的伺服器
4.1 感測器網路
感測器網路是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域。感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。感測器網路的研究採用系統發展模式，因而必須將現代的先進微電子技術、微細加工技術、系統SOC（system-on-chip）晶元設計技術、納米材料與技術、現代信息通訊技術、計算機網路技術等融合，以實現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網路化，特別是實現感測器網路特有的超低功耗系統設計。感測器網路具有十分廣闊的應用前景，在軍事國防、工農業、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程式控制制等許多領域都有重要的科研價值和巨大實用價值，已經引起了世界許多國家軍界、學術界和工業界的高度重視，並成為進入2000 年以來公認的新興前沿熱點研究領域，被認為是將對二十一世紀產生巨大影響力的技術之一。
4.2 感測器網路研究熱點問題和關鍵技術
感測器網路以應用為目標，其構建是一個龐大的系統工程，涉及到的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都很多。對無線感測器網路系統結構及界面介面技術的研究意義重大。如果我們把感測器網路按其功能抽象成五個層次的話，將會包括基礎層（感測器集合）、網路層（通信網路）、中間件層、數據處理和管理層以及應用開發層。
其中，基礎層以研究新型感測器和感測系統為核心，包括應用新的感測原理、使用新的材料以及採用新的結構設計等，以降低能耗、提高敏感性、選擇性、響應速度、動態范圍、准確度、穩定性以及在惡劣環境條件下工作的能力。
4.3 感測器網路的應用研究
感測器網路有著巨大的應用前景，被認為是將對21 世紀產生巨大影響力的技術之一。已有和潛在的感測器應用領域包括：軍事偵察、環境監測、醫療、建築物監測等等。隨著感測器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發展和完善，各種感測器網路將遍布我們生活環境，從而真正實現「無處不在的計算」。以下簡要介紹感測器網路的一些應用。
（1）軍事應用
感測器網路研究最早起源於軍事領域，實驗系統有海洋聲納監測的大規模感測器網路，也有監測地面物體的小型感測器網路。現代感測器網路應用中，通過飛機撒播、特種炮彈發射等手段，可以將大量便宜的感測器密集地撒布於人員不便於到達的觀察區域如敵方陣地內，收集到有用的微觀數據；在一部分感測器因為遭破壞等原因失效時，感測器網路作為整感測器網路體仍能完成觀察任務。感測器網路的上述特點使得它具有重大軍事價值，可以應用於如下一些場景中：
▉監測人員、裝備等情況以及單兵系統：通過在人員、裝備上附帶各種感測器，可以讓各級指揮員比較准確、及時地掌握己方的保存狀態。通過在敵方陣地部署各種感測器，可以了解敵方武器部署情況，為己方確定進攻目標和進攻路線提供依據。
▉監測敵軍進攻：在敵軍駐地和可能的進攻路線上部署大量感測器，從而及時發現敵軍的進攻行動、爭取寶貴的應對時間。並可根據戰況快速調整和部署新的感測器網路。
▉評估戰果：在進攻前後，在攻擊目標附近部署感測器網路，從而收集目標被破壞程度的數據。
▉核能、生物、化學攻擊的偵察：藉助於感測器網路可以及早發現己方陣地上的生、化污染，提供快速反應時間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現場的詳細數據。
（2）環境應用
應用於環境監測的感測器網路，一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現場維護的優點。通過密集的節點布置，可以觀察到微觀的環境因素，為環境研究和環境監測提供了嶄新的途徑感測器網路研究在環境監測領域已經有很多的實例。這些應用實例包括：對海島鳥類生活規律的觀測；氣象現象的觀測和天氣預報；森林火警；生物群落的微觀觀測等
▉洪災的預警：通過在水壩、山區中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等感測器，可以在洪災到來之前發布預警信息，從而及時排除險情或者減少損失。
▉農田管理：通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等感測器，可以更好地對農田管理微觀調控，促進農作物生長。
（3）家庭應用
建築及城市管理各種無線感測器可以靈活方便地布置於建築物內，獲取室內環境參數，從而為居室環境控制和危險報警提供依據。
▉ 智能家居：通過布置於房間內的溫度、濕度、光照、空氣成分等無線感測器，感知居室不同部分的微觀狀況，從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制，提供給人們智能、舒適的居住環境[16]。
▉建築安全：通過布置於建築物內的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等感測器，發現異常事件及時報警，自動啟動應急措施。
▉智能交通：通過布置於道路上的速度、識別感測器，監測交通流量等信息，為出行者提供信息服務，發現違章能及時報警和記錄[17]。反恐和公共安全通過特殊用途的感測器，特別是生物化學感測器監測有害物、危險物的信息，最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。
（4）結論
無線感測器網路有著十分廣泛的應用前景，它不僅在工業、農業、軍事、環境、醫療等傳統領域有具有巨大的運用價值，在未來還將在許多新興領域體現其優越性，如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見，將來無線感測器網路將無處不在，將完全融入我們的生活。比如微型感測器網最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯網相連，實現遠距離跟蹤，家庭採用無線感測器網路負責安全調控、節電等。無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。但是，我們還應該清楚的認識到，無線感測器網路才剛剛開始發展，它的技術、應用都還還遠談不上成熟，國內企業應該抓住商機，加大投入力度，推動整個行業的發展。
無線感測器網路是新興的通信應用網路，其應用可以涉及到人類生活和社會活動的所有領域。因此，無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路，需要各種技術支撐。目前，成熟的通信技術都可能經過適當的改進和進一步發展，應用到無線感測器網路中，形成新的市場增長點，創造無線通信的新天地。
5 結語
當前技術水平下的感測器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網路化的方向發展。今後，隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數據分析演算法的繼續向前發展，未來的感測器系統必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統化。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會，作為現代科學「耳目」的感測器系統，作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎，必將進一步得到社會各界的普遍關注。
微波感測器依靠微波的很多優點，將廣泛地用於微波通訊、衛星發送等無線通訊，和雷達、導彈誘導、遙感、射電望遠鏡中。並且在一些非接觸式的監測和控制中也有很好的應用。

⑦ 什麼是納米敏感材料如何分類有什麼用途急需，謝謝！

引言：提起「納米」這個詞，可能很多人都聽說過，但什麼是納米，什麼是納米材料，可能很多人並不一定清楚，本文主要對納米及納米材料的研究現狀和發展前景做了簡介，相信隨著科學技術的發展，會有越來越多的納米材料走進人們的生活，為人類造福。

納米是英文namometer的譯音，是一個物理學上的度量單位，1納米是1米的十億分之一；相當於45個原子排列起來的長度。通俗一點說，相當於萬分之一頭發絲粗細。就象毫米、微米一樣，納米是一個尺度概念，並沒有物理內涵。當物質到納米尺度以後，大約是在1—100納米這個范圍空間，物質的性能就會發生突變，出現特殊性能。這種既具不同於原來組成的原子、分子，也不同於宏觀的物質的特殊性能構成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。過去，人們只注意原子、分子或者宇宙空間，常常忽略這個中間領域，而這個領域實際上大量存在於自然界，只是以前沒有認識到這個尺度范圍的性能。第一個真正認識到它的性能並引用納米概念的是日本科學家，他們在20世紀70年代用蒸發法制備超微離子，並通過研究它的性能發現：一個導電、導熱的銅、銀導體做成納米尺度以後，它就失去原來的性質，表現出既不導電、也不導熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約20—30納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。

在充滿生機的21世紀，信息、生物技術、能源、環境、先進製造技術和國防的高速發展必然對材料提出新的需求，元件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲和超快傳輸等對材料的尺寸要求越來越小；航空航天、新型軍事裝備及先進製造技術等對材料性能要求越來越高。新材料的創新，以及在此基礎上誘發的新技術。新產品的創新是未來10年對社會發展、經濟振興、國力增強最有影響力的戰略研究領域，納米材料將是起重要作用的關鍵材料之一。納米材料和納米結構是當今新材料研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象，也是納米科技中最為活躍、最接近應用的重要組成部分。近年來，納米材料和納米結構取得了引人注目的成就。例如，存儲密度達到每平方厘米400g的磁性納米棒陣列的量子磁碟，成本低廉、發光頻段可調的高效納米陣列激光器，價格低廉高能量轉化的納米結構太陽能電池和熱電轉化元件，用作軌道炮道軌的耐燒蝕高強高韌納米復合材料等的問世，充分顯示了它在國民經濟新型支柱產業和高技術領域應用的巨大潛力。正像美國科學家估計的「這種人們肉眼看不見的極微小的物質很可能給予各個領域帶來一場革命」。納米材料和納米結構的應用將對如何調整國民經濟支柱產業的布局、設計新產品、形成新的產業及改造傳統產業注入高科技含量提供新的機遇。 研究納米材料和納米結構的重要科學意義在於它開辟了人們認識自然的新層次，是知識創新的源泉。由於納米結構單元的尺度（1～100urn）與物質中的許多特徵長度，如電子的德布洛意波長、超導相干長度、隧穿勢壘厚度、鐵磁性臨界尺寸相當，從而導致納米材料和納米結構的物理、化學特性既不同於微觀的原子、分子，也不同於宏觀物體，從而把人們探索自然、創造知識的能力延伸到介於宏觀和微觀物體之間的中間領域。在納米領域發現新現象，認識新規律，提出新概念，建立新理論，為構築納米材料科學體系新框架奠定基礎，也將極大豐富納米物理和納米化學等新領域的研究內涵。世紀之交高韌性納米陶瓷、超強納米金屬等仍然是納米材料領域重要的研究課題；納米結構設計，異質、異相和不同性質的納米基元（零維納米微粒、一維納米管、納米棒和納米絲）的組合。納米尺度基元的表面修飾改性等形成了當今納米材料研究新熱點，人們可以有更多的自由度按自己的意願合成具有特殊性能的新材料。利用新物性、新原理、新方法設計納米結構原理性器件以及納米復合傳統材料改性正孕育著新的突破。 1研究形狀和趨勢 納米材料制備和應用研究中所產生的納米技術很可能成為下一世紀前20年的主導技術，帶動納米產業的發展。世紀之交世界先進國家都從未來發展戰略高度重新布局納米材料研究，在千年交替的關鍵時刻，迎接新的挑戰，抓緊納米材料和柏米結構的立項，迅速組織科技人員圍繞國家制定的目標進行研究是十分重要的。 納米材料誕生州多年來所取得的成就及對各個領域的影響和滲透一直引人注目。進入90年代，納米材料研究的內涵不斷擴大，領域逐漸拓寬。一個突出的特點是基礎研究和應用研究的銜接十分緊密，實驗室成果的轉化速度之快出乎人們預料，基礎研究和應用研究都取得了重要的進展。美國已成功地制備了晶粒為50urn的納米cu材料，硬度比粗晶cu提高5倍；晶粒為7urn的pd，屈服應力比粗晶pd高5倍；具有高強度的金屬間化合物的增塑問題一直引起人們的關注，晶粒的納米化為解決這一問題帶來了希望， 根據納米材料發展趨勢以及它在對世紀高技術發展所佔有的重要地位，世界發達國家的政府都在部署本來10～15年有關納米科技研究規劃。美國國家基金委員會（nsf）1998年把納米功能材料的合成加工和應用作為重要基礎研究項目向全國科技界招標；美國darpa（國家先進技術研究部）的幾個計劃里也把納米科技作為重要研究對象；日本近年來制定了各種計劃用於納米科技的研究，例如 ogala計劃、erato計劃和量子功能器件的基本原理和器件利用的研究計劃，1997年，納米科技投資1.28億美元；德國科研技術部幫助聯邦政府制定了1995年到2010年15年發展納米科技的計劃；英國政府出巨資資助納米科技的研究；1997年西歐投資1.2億美元。據1999年7月8日《自然》最新報道，納米材料應用潛力引起美國白宮的注意；美國總統柯林頓親自過問納米材料和納米技術的研究，決定加大投資，今後3年經費資助從2.5億美元增 加至5億美元。這說明納米材料和納米結構的研究熱潮在下一世紀相當長的一段時間內保持繼續發展的勢頭。 2國際動態和發展戰略 1999年7月8日《自然》（400卷）發布重要消息 題為「美國政府計劃加大投資支持納米技術的興 起」。在這篇文章里，報道了美國政府在3年內對納米技術研究經費投入加倍，從2.5億美元增加到5億美元。柯林頓總統明年2月將向國會提交支持納米技術研究的議案請國會批准。為了加速美國納米材料和技術的研究，白宮採取了臨時緊急措施，把原1.97億美元的資助強度提高到2.5億美元。《美國商業周刊》8月19日報道，美國政府決定把納米技術研究列人21世紀前10年前11個關鍵領域之一，《美國商業周刊》在掌握21世紀可能取得重要突破的3個領域中就包括了納米技術領域（其它兩個為生命科學和生物技術，從外星球獲得能源）。美國白宮之所以在20世紀即將結束的關鍵時刻突然對納米材料和技術如此重視，其原因有兩個方面：一是德科學技術部1996年對2010年納米技術的市場做了預測，估計能達到14400億美元，美國試圖在這樣一個誘人的市場中佔有相當大的份額。美國基礎研究的負責人威廉姆斯說：納米技術本來的應用遠遠超過計算機工業。美國白宮戰略規劃辦公室還認為納米材料是納米技術最為重要的組成部分。在《自然》的報道中還特別提到美國已在納米結構組裝體系和高比表面納米顆粒制備與合成方面領導世界的潮流，在納米功能塗層設計改性及納米材料在生物技術中的應用與歐共體並列世界第一，納米尺寸度的元器件和納米固體也要與日本分庭抗禮。1999年7月，美國加尼福尼亞大學洛杉礬分校與惠普公司合作研製成功100urn晶元，美國明尼蘇達大學和普林斯頓大學於1998年制備成功量子磁碟，這種磁碟是由磁性納米棒組成的納米陣列體系，10bit／s尺寸的密度已達109bit／s，美國商家已組織有關人員迅速轉化，預計2005年市場為400億美元。1988年法國人首先發現了巨磁電阻效應，到1997年巨磁電阻為原理的納米結構器件已在美國問世，在磁存儲、磁記憶和計算機讀寫磁頭將有重要的應用前景。 最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預計將給彩色印橡帶來革命性的變革。納米粉體材料在橡膠、顏料、陶瓷製品的改性等方面很可能給傳統產業和產品注入新的高科技含量，在未來市場上佔有重要的份額。納米材料在醫葯方面的應用研究也使人矚目，正是這些研究使美國白宮認識到納米材料和技術將佔有重要的戰略地位。原因之二是納米材料和技術領域是知識創新和技術創新的源泉，新的規律新原理的發現和新理論的建立給基礎科學提供了新的機遇，美國計劃在這個領域的基礎研究獨占「老大」的地位。 3國內研究進展 我國納米材料研究始於80年代末，「八五」期間，「納米材料科學」列入國家攀登項目。國家自然科學基金委員會、中國科學院、國家教委分別組織了8項重大、重點項目，組織相關的科技人員分別在納米材料各個分支領域開展工作，國家自然科學基金委員會還資助了20多項課題，國家「863」新材料主題也對納米材料有關高科技創新的課題進行立項研究。1996年以後，納米材料的應用研究出現了可喜的苗頭，地方政府和部分企業家的介入，使我國納米材料的研究進入了以基礎研究帶動應用研究的新局面。 目前，我國有60多個研究小組，有600多人從事納米材料的基礎和應用研究，其中，承擔國家重大基礎研究項目的和納米材料研究工作開展比較早的單位有：中國科學院上海硅酸鹽研究所、南京大學。中國科學院固體物理研究所、金屬研究所、物理研究所、中國科技大學、中國科學院化學研究所、清華大學，還有吉林大學、東北大學、西安交通大學、天津大學、青島化工學院、華東師范大學，華東理工大學、浙江大學、中科院大連化學物理研究所、長春應用化學 研究所、長春物理研究所、感光化學研究所等也相繼開展了納米材料的基礎研究和應用研究。我國納米材料基礎研究在過去10年取得了令人矚目的重要研究成果。已採用了多種物理、化學方法制備金屬與合金（晶態、非晶態及納米微晶）氧化物、氮化物、碳化物等化合物納米粉體，建立了相應的設備，做到納米微粒的尺寸可控，並製成了納米薄膜和塊材。在納米材料的表徵、團聚體的起因和消除、表面吸附和脫附、納米復合微粒和粉體的製取等各個方面都有所創新，取得了重大的進展，成功地研製出緻密度高、形狀復雜、性能優越的納米陶瓷；在世界上首次發現納米氧化鋁晶粒在拉伸疲勞中應力集中區出現超塑性形變；在顆粒膜的巨磁電阻效應、磁光效應和自旋波共振等方面做出了創新性的成果；在國際上首次發現納米類鈣鈦礦化合物微粒的磁嫡變超過金屬gd；設計和制備了納米復合氧化物新體系，它們的中紅外波段吸收率可達 92％，在紅外保暖纖維得到了應用；發展了非晶完全晶化制備納米合金的新方法；發現全緻密納米合金中的反常hall－petch效應。 近年來，我國在功能納米材料研究上取得了舉世矚目的重大成果，引起了國際上的關注。一是大面積定向碳管陣列合成：利用化學氣相法高效制備純凈碳納米管技術，用這種技術合成的納米管，孔徑基本一致，約20urn，長度約100pm，納米管陣列面積達到 3mm 3mm。其定向排列程度高，碳納米管之間間距為100pm。這種大面積定向納米碳管陣列，在平板顯示的場發射陰極等方面有著重要應用前景。這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上。二是超長納米碳管制備：首次大批量地制備出長度為2～3mm的超長定向碳納米管列陣。這種超長碳納米管比現有碳納米管的長度提高1～2個數量級。該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上。英國《金融時報》以「碳納米管進入長的階段」為題介紹了有關長納米管的工作。三是氮化嫁納米棒制備：首次利用碳納米管作模板成功地制備出直徑為3～40urn、長度達微米量級的發藍光氮化像一維納米棒，並提出了碳納米管限制反應的概念。該項成果被評為1998年度中國十大科技新聞之一。四是硅襯底上碳納米管陣列研製成功，推進碳納米管在場發射平面和納米器件方面的應用。五是制備成功一維納米絲和納米電纜，該成果研究論文在瑞典召開的1998年第四屆國際納米會議宣讀後，許多外國科學家給予高度評價。六是用苯熱法制備納米氮化像微晶；發現了非水溶劑熱合成技術，首次在300℃左右製成粒度達30urn的氮化鋅微晶。還用苯合成制備氮化鉻（crn）、磷化鈷（cop）和硫化銻（sbs）納米微晶，論文發表在1997年的《科學》雜志上。七是用催化熱解法製成納米金剛石；在高壓釜中用中溫（70℃）催化熱解法使四氯化碳和鈉反應制備出金剛石納米粉，論文發表在1998年的《科學》雜志上。美國《化學與工程新聞》雜志還發表題為「稻草變黃金---從四氯化碳（cc14）製成金剛石」一文，予以高度評價。 我國納米材料和納米結構的研究已有10年的工作基礎和工作積累，在「八五」研究工作的基礎上初步形成了幾個納米材料研究基地，中科院上海硅酸鹽研究所、南京大學、中科院固體物理所、中科院金屬所、物理所、中國科技大學、清華大學和中科院化學所等已形成我國納米材料和納米結構基礎研究的重要單位。無論從研究對象的前瞻性、基礎性，還是成果的學術水平和適用性來分析，都為我國納米材料研究在國際上爭得一席之地，促進我國納米材料研究的發展，培養高水平的納米材料研究人才做出了貢獻。在納米材料基礎研究和應用研究的銜接，加快成果轉化也發揮了重要的作用。目前和今後一個時期內這些單位仍然是我國納米材料和納米結構研究的中堅力量。 在過去10年，我國已建立了多種物理和化學方法制備納米材料，研製了氣體蒸發、磁控濺射、激光誘導cvd、等離子加熱氣相合成等10多台制備納米材料的裝置，發展了化學共沉澱、溶膠一凝膠、微乳液水熱、非水溶劑合成和超臨界液相合成制備包括金屬、合金、氧化物、氮化物、碳化物、離子晶體和半導體等多種納米材料的方法，研製了性能優良的多種納米復合材料。近年來，根據國際納米材料研究的發展趨勢，建立和發展了制備納米結構（如納米有序陣列體系、介孔組裝體系、mcm－41等）組裝體系的多種方法，特別是自組裝與分子自組裝、模板合成、碳熱還原、液滴外延生長、介孔內延生長等也積累了豐富的經驗，已成功地制備出多種准一維納米材料和納米組裝體系。這些方法為進一步研究納米結構和准一納米材料的物性，推進它們在納米結構器件的應用奠定了良好的基礎。納米材料和納米結構的評價手段基本齊全，達到了國際90年代末的先進水平。 綜上所述，「八五」期間我國在納米材料研究上獲得了一批創新性的成果，形成了一支高水平的科研隊伍，基礎研究在國際上佔有一席之地，應用開發研究也出現了新局面，為我國納米材料研究的繼續發展奠定了基礎。10年來，我國科技工作者在國內外學術刊物上共發表納米材料和納米結構的論文2400多篇，在國際上排名第五位，其中納米碳管和納米團簇在1998年度歐洲文獻情報交流會上德國馬普學會固體所一篇研究報告中報道中國科技工作者發表論文已超過德國，在國際排名第三位，在國際歷次召開的有關納米材料和納米結構的國際會議上，我國納米材料科技工作者共做邀請報告24次。到目前為止，納米材料研究獲得國家自然科學三等獎1項，國家發明獎2項；院部級自然科學一、二等獎3項，發明一等獎3項，科技進步特等獎1項；申請專利 79項，其中發明專利佔50％，已正式授權的發明專利6項，已實現成果轉化的發明專利6項。 最近幾年，我國納米科技工作者在國際上發表了一些有影響的學術論文，引起了國際同行的關注和稱贊。在《自然》和《科學》雜志上發表有關納米材料和納米結構制備方面的論文6篇，影響因子在6以上的學術論文（phys．rev．lett，j．ain．chem．soc ．）近20篇，影響因子在3以上的31篇，被sci和ei收錄的文章占整個發表論文的 59％。 1998年 6月在瑞典斯特哥爾摩召開的國際第四屆納米材料會議上，對中國納米材料研究給予了很高評價，指出這幾年來中國在納米材料制備方面取得了激動人心的成果，在大會總結中選擇了8個納米材料研究式作取得了比較好的國家在閉幕式上進行介紹，中國是在美國、日本、德國、瑞典之後進行了大會發言。

4 納米產業發展趨勢

（1）信息產業中的納米技術：信息產業不僅在國外，在我國也佔有舉足輕重的地位。2000年，中國的信息產業創造了gdp5800億人民幣。納米技術在信息產業中應用主要表現在3個方面：①網路通訊、寬頻帶的網路通訊、納米結構器件、晶元技術以及高清晰度數字顯示技術。因為不管通訊、集成還是顯示器件，都要原器件，美國已經著手研製，現在有了單電子器件、隧穿電子器件、自旋電子器件，這種器件已經在實驗室研製成功，而且可能在2001年進入市場。②光電子器件、分子電子器件、巨磁電子器件，這方面我國還很落後，但是這些原器件轉為商品進入市場也還要10年時間，所以，中國要超前15年到20年對這些方面進行研究。③網路通訊的關鍵納米器件，如網路通訊中激光、過濾器、諧振器、微電容、微電極等方面，我國的研究水平不落後，在安徽省就有。④壓敏電阻、非線性電阻等，可添加氧化鋅納米材料改性。

（2）環境產業中的納米技術：納米技術對空氣中20納米以及水中的200納米污染物的降解是不可替代的技術。要凈化環境，必須用納米技術。我們現在已經制備成功了一種對甲醛、氮氧化物、一氧化碳能夠降解的設備，可使空氣中的大於10ppm的有害氣體降低到0.1ppm，該設備已進入實用化生產階段；利用多孔小球組合光催化納米材料，已成功用於污水中有機物的降解，對苯酚等其它傳統技術難以降解的有機污染物，有很好的降解效果。近年來，不少公司致力於把光催化等納米技術移植到水處理產業，用於提高水的質量，已初見成效；採用稀土氧化鈰和貴金屬納米組合技術對汽車尾氣處理器件的改造效果也很明顯；治理淡水湖內藻類引起的污染，最近已在實驗室初步研究成功。

(3)能源環保中的納米技術：合理利用傳統能源和開發新能源是我國當前和今後的一項重要任務。在合理利用傳統能源方面，現在主要是凈化劑、助燃劑，它們能使煤充分燃燒，燃燒當中自循環，使硫減少排放，不再需要輔助裝置。另外，利用納米改進汽油、柴油的添加劑已經有了，實際上它是一種液態小分子可燃燒的團簇物質，有助燃、凈化作用。在開發新能源方面國外進展較快，就是把非可燃氣體變成可燃氣體。現在國際上主要研發能量轉化材料，我國也在做，它包括將太陽能轉化成電能、熱能轉化為電能、化學能轉化為電能等。

(4)納米生物醫葯：這是我國進入wto以後一個最有潛力的領域。目前，國際醫葯行業面臨新的決策，那就是用納米尺度發展制葯業。納米生物醫葯就是從動植物中提取必要的物質，然後在納米尺度組合，最大限度發揮葯效，這恰恰是我國中醫的想法。在提取精華後，用一種很少的骨架，比如人體可吸收的糖、澱粉，使其高效緩釋和靶向葯物。對傳統葯物的改進，採用納米技術可以提高一個檔次。

(5)納米新材料：雖然納米新材料不是最終產品，但是很重要。據美國測算，到21世紀30年代，汽車上40％鋼鐵和金屬材料要被輕質高強材料所代替，這樣可以節省汽油40％，減少co2，排放40％，就這一項，每年就可給美國創造社會效益1000億美元。此外，還有各種功能材料，玻璃透明度好但份量重，用納米改進它，使它變輕，使這種材料不僅有力學性能，而且還具有其他功能，還有光的變色、貯光，反射各種紫外線、紅外線，光的吸收、貯藏等功能。

(6)納米技術對傳統產業改造：對於中國來說，當前是納米技術切入傳統產業、將納米技術和各個領域技術相結合的最好機遇。首先是家電、輕工、電子行業。合肥美菱集團從1996開始研製納米冰箱，可折疊的pvc磁性冰箱門封不發霉，用的是抗菌塗料，裡面的果盤都採用納米材料，發展輕工、電子和家用電器可以帶動塗料、材料、電子原器件等行業發展；其次是紡織。人造纖維是化纖和紡織行業發展的趨勢，中國紡織要在進入wto後能占據有利地位，現在就必須全方位應用納米技術、納米材料。去年關於保溫被、保溫衣的電視宣傳，提到應用了納米技術，特殊功能的有防靜電的、阻燃的等等，把納米的導電材料組裝到裡面，可以在11萬伏的高壓下，把人體屏蔽，在這一方面，紡織行業應用納米技術形勢看好；第三是電力工業。利用納米技術改造20萬伏和11萬伏的變壓輸電瓷瓶，可以全方位提高11萬伏的瓷瓶耐電沖擊的性能，而且釉不結霜，其它綜合性能都很好；第四是建材工業中的油漆和塗料，包括各種陶瓷的釉料、油墨，納米技術的介入，可以使產品性能升級。

1999年8月20日《美國商業周刊》在展望21世紀可能有突破性進展的領域時，對生命科學和生物技術、納米科學和納米技術及從外星球上索取能源進行了預測和評價，並指出這是人類跨入21世紀面臨的新的挑戰和機遇。諾貝爾獎獲得者羅雷爾也曾說過：70年代重視微米的國家如今都成為發達國家，現在重視納米技術的國家很可能成為下一世紀先進的國家。挑戰嚴峻，機遇難得，我們必須加倍重視納米科技的研究，注意納米技術與其它領域的交叉，加速知識創新和技術創新，為21世紀中國經濟的騰飛奠定雄厚的基礎。

編者按：激動人心的納米時代已經到來，人們的生活即刻將發生巨大的變化，然而，我們也要清醒地看到，市場上真正成熟的納米材料並不是很多。中科院院士白春禮院士認為，「真正意義的納米時代還沒有到來，我們正在充滿信心地迎接納米時代的到來。」

白春禮說，「人類進入納米科技時代的重要標志是納米器件的研製水平和應用程度。」納米科技發展到今天，距離納米時代的到來還有多遠呢，白春禮說，「納米研究目前還有許多基礎研究在進行中，在納米尺度上還有大量原理性問題尚待研究，納米科技現在的發展水平大概相當於計算機技術在20世紀50年代的發展水平，人類最終進入納米時代還需要30到50年的時間，50年後納米科技有可能像今天計算機技術一樣普及。」

對於納米科技，科學的態度是積極參與，腳踏實地地推動這一前沿科技的健康發展，既不需要商業炒作，也不需要科學炒作。

⑧ 新型材料包括哪幾種

隨著新技術的發展，越來越多的新型材料已經應用到了飛機上。

新型材料包括各種復合材料和鋁合金材料。新型材料在減小飛機重量，進而節省燃油方面起著重要的作用。例如，將纖維埋置於環氧樹脂之中所構成的復合材料比標准鋁材輕25％～30％。目前復合材料已可用於方向舵、升降舵、副翼、襟翼、整流罩、起落架門、翼身連接覆板和座艙地板等。鋁鋰合金是飛機製造的新型金屬材料。鋰是最輕的金屬，比重只有0.53。含鋰2.8％的鋁合金比標准鋁輕8％，是非常理想的輕型材料。

從冰下穿過北極

20世紀80年代末，人們想到製造一種潛冰船，打通橫渡北冰洋穿越北極冰山下的航道。因為這是歐洲到美洲的最短航道。設想中的新型潛冰船船體與超級油輪大致相同，船上部的船員室和操縱台在下潛之前可收進船體之中。潛冰船的潛水深度一般在幾十米左右。採用塑料充氣氣箱，減少船體上浮所必須的水櫃數量。潛冰船沒有螺旋槳，設計者們決定採用普通履帶作推進器。履帶安裝在潛冰船頂上，使整隻船倒掛在冰層的底面航行。潛冰船裝設許多履帶，每一條履帶都有各自獨立的傳動系統並由單獨的計算機控制，始終有部分履帶緊貼著冰層，大量單獨控制的履帶將使潛冰船即使在北冰洋不很平坦的冰層底面航行也會非常平穩。在冰層底面有許多倒立著的「冰山」，潛冰船的現代化導航系統會自動避開那些最深的「冰山」群，必要時，伸縮式蒸汽超聲波割冰刀將為潛冰船割除這些倒立的冰筍。

夢想穿越北極的人們希望潛冰船能早日製造出來，但還有許多技術問題現實地擺在面前。在冰層底面航行時，履帶式推進器能否實用很成問題；能收進船體的伸縮式駕駛台難以與船體密合；製造塑料充氣箱的材料也是現代技術面臨的難題，等等。

⑨ 請列舉幾種新型材料的名稱

生物陶瓷：屬於新型功能材料。不僅具有不銹鋼塑料所具有的特性，而且具有親水性、能與細胞等生物組織表現出良好的親和性。因此生物陶瓷具有廣闊的發展前景。生物陶瓷除用於測量、診斷治療等外，主要是用作生物硬組織的代用材料。可用於骨科、整形外科、牙科、口腔外科、心血管外科、眼外科、耳鼻喉科及普通外科等方面。
鋰離子電池材料：日本索尼公司發明了以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出， 又運動回正極。回正極的鋰離子越多，放電容量越高。
新型耐火材料：A12O3-TiO2-SiO2系耐火材料，MgO-A12O3-TiO2系耐火材料，MgO-CaO-TiO2系耐火材料，MgO-SiC-C系耐火材料，納米技術MgO-C磚，MgO-AL2O3-AIN系耐火材料，MgO-La2O3系耐火材料等