新型材料的運用

1. 新材料及其應用

納米技術將給現代生活帶來革命

2000/09/29生活時報
本報北京9月28日訊：同樣兩件筆挺的西裝，當用水或植物油倒在衣服表面時，其中的一件立刻出現了污漬，而另一件只留下幾個細小的水珠，一抖，什麼都沒了。日前中國科學院在北京舉辦的納米材料應用展示會上，納米技術令觀眾大開眼界。

據中國科學院「百人計劃」入選者之一、「二元協同納米結構理論」的首創者、博士生導師江雷教授介紹，上述展示都是應用了「二元協同納米界面材料」，它會在物質表面上形成一層穩定的氣體薄膜，使油或水無法與材料的表面直接接觸，從而使材料表面呈現出水、油不沾的「超雙疏」性能。

經過「超雙疏」界面材料技術處理過的棉、麻、絲、毛、絨、混紡、化纖等各種紡織面料，都具備對果汁、墨水、醬油、植物油等「不沾」的「超疏」性能，但這種處理技術又不會改變原有織物的各種性能，即纖維強度、面料色澤、耐洗滌性、透氣性、皮膚親和性、免熨性等；同時還有殺菌、防輻射、防霉的輔助效果。如此一來，服裝的洗滌次數可大大減少，洗滌方式只是用水輕漂即可，人們可從此告別大量使用洗滌劑洗衣的時代，減少污染、節約水資源、節約時間都是不言而喻的。這意味著這項技術將給我們的生活帶來革命性的變化。

納米技術是繼互聯網、基因之後人們關注的又一大熱點。什麼是納米？納米是一種幾何尺寸的量度單位，長度僅為一米的十億分之一，略等於45個原子排列起來的長度。納米技術是指製造體積不超過數百個納米的物體，其寬度只有幾十個原子聚集在一起的寬度。

其實，在今天，納米技術已經悄悄滲透到我們的衣、食、住、行等日常生活的各個方面。應用納米技術與納米材料，可以製成抗菌冰箱、抗菌洗衣機等。現在，應用納米技術與納米材料的無菌餐具、無菌撲克牌、無菌紗布等產品也已面世。如果食品製造中採用納米技術，可以幫助我們提高腸胃吸收能力。

再如，大家知道塗料可以美化居室，但是傳統塗料由於耐洗刷性差，時間不長，牆壁就可能變得斑駁陸離。應用納米技術後，就會使塗料的許多指標大幅度提高，外牆塗料的洗刷性由原來的1000多次提高到了1萬多次，老化時間也延長了兩倍多。

從90年代初起，科學技術部、國家自然科學基金委員會、中國科學院就將納米技術研究列入了攀登計劃項目和相關的重大、重點項目，去年科技部又啟動了有關納米材料的國家重點基礎研究項目，投入的基礎研究與支持資金已達數千萬元。

目前，中國已經建成了幾個納米技術研究基地。中科院、清華大學、北京大學等單位已形成了一支支從事納米技術研究的隊伍，並在國際上取得了一系列令人矚目的成果，個別方面甚至走在了世界最前沿。

有關專家稱，隨著納米功能材料技術的不斷發展，以及在各領域的全面推廣應用，人們的生活將會發生革命性的變化，納米時代離我們越來越近。除了穿的方面，像家庭裝修用的玻璃、瓷磚、大理石、石膏板等材料表面經納米技術處理後，都能呈現奇特的「雙疏」性能，可改善材料自身的部分性能，拓寬應用的范圍。將來可以告別廚房「看著油膩灶、干著臟兮兮」惱人的狀況，而使「下廚房」如同進入一個清潔爽快的空間，有一種藝術創作般的快樂享受。(記者趙建國)

2. 新型材料及其應用的介紹

本書以材料的開來發、源特徵、性能、應用及發展前景為重點，介紹了各類新型材料。共9章，第1章新型材料導論，介紹了新型材料的定義、分類、成分（組成）、組織結構與性能之間的關系及發展趨勢；第2～9章介紹了新型金屬材料，新型聚合物材料，新型無機非金屬材料，新型復合材料，非晶、准晶與納米材料，新型功能材料，新能源材料與智能材料。力求通俗易懂、避免過多理論推導，以點帶面，拋磚引玉、引領求知者深入學習新型材料。本書可作材料工程領域工程碩士專業的基礎必修課程、本科生的選修課的教材，也用於理工科學生及工程技術人員參考。

3. 新型材料應該怎麼應用

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。

4. 新型材料的應用及其意義

光電子材料
optoelectronic material

在光電子技術領域應用的，以光子、電子為載體，處理、存儲和傳遞信息的材料。光電子技術是結合光學和電子學技術而發展起來的一門新技術，主要應用於信息領域，也用於能源和國防領域。已使用的光電子材料主要分為光學功能材料、激光材料、發光材料、光電信息傳輸材料（主要是光導纖維）、光電存儲材料、光電轉換材料、光電顯示材料（如電致發光材料和液晶顯示材料）和光電集成材料。

（一）新型光電子材料及相關基礎材料、關鍵設備和特種光電子器件

1、光電子基礎材料、生長源和關鍵設備
研究目標：突破新型生長源關鍵制備技術，掌握相關的檢測技術；突破半導體光電子器件的基礎材料制備技術，實現產業化。
研究內容及主要指標：
1) 高純四氯化硅(4N)的純化技術和規模化生產技術(B類，要求企業負責並有配套投入)
2) 高純(6N)三甲基銦規模化生產技術(B類，要求企業負責並有配套投入)
3) 可協變(Compliant)襯底關鍵技術(A類)
4) 襯底材料制備與加工技術(B類)
重點研究開發外延用藍寶石、GaN、SiC等襯底材料的高標拋光產業化技術（Epi-ready級）；大尺寸（>2"）藍寶石襯底材料制備技術和產業化關鍵技術。藍寶石基GaN器件晶元切割技術。
5) 用於平板顯示的光電子基礎材料與關鍵設備技術(A類)
大面積(對角線>14〃)的定向排列碳納米管或納米棒薄膜生長的關鍵技術; 等離子體平板顯示用的新型高效熒光粉的關鍵技術。

2、人工晶體和全固態激光器技術
研究目標：研究探索新型人工晶體材料與應用技術，突破人工晶體的產業化關鍵技術，研製大功率全固態激光器，解決產業化關鍵技術問題。
研究內容及主要指標：
1) 新型深紫外非線性光學晶體材料和全固態激光器(A類);
2) 面向光子/聲子應用的人工微結構晶體材料與器件 (A類);
3) 研究開發瓦級紅、藍全固態激光器產業化技術(B類)，高損傷閾值光學鍍膜關鍵技術(B類)，基於全固態激光器的全色顯示技術(A類);
4) 研究開發大功率半導體激光器陣列光纖耦合模塊產業化技術(B類);
5) Yb系列激光晶體技術(A類)。

3、新型半導體材料與光電子器件技術
研究目標：重點研究自組裝半導體量子點、ZnO晶體和低維量子結構、窄禁帶氮化物等新型半導體材料及光電子器件技術。
研究內容及主要指標：
1) 研究ZnO晶體、低維量子結構材料技術，研製短波長光電子器件 (A類)
2) 自組裝量子點激光器技術 (A類)
3) Ⅲ-Ⅴ族窄禁帶氮化物材料及器件技術(A類)
4) 光泵浦外腔式面發射半導體激光器(A類)

4、 光電子材料與器件產業化質量控制技術(A類)
研究目標：發展人工晶體與全固態激光器、GaN基材料及器件表徵評價技術，解決產業化質量控制關鍵技術。
研究內容：重點研究人工晶體與全固態激光器、GaN基材料及器件質量監測新方法與新技術，相關產品測試條件與數據標准化研究。

5、光電子材料與器件的微觀結構設計與性能預測研究(A類)
研究目標：提出光電子新材料、新器件的構思，為原始創新提供理論概念與設計
研究內容：針對光電子技術的發展需求，結合本主題的研製任務，採用建立分析模型、進行計算機模擬，在不同尺度（從原子、分子到納米、介觀及宏觀）范圍內，闡明材料性能與微觀結構的關系，以利性能、結構及工藝的優化。解釋材料制備實驗中的新現象和問題，預測新結構、新性能，預報新效應，以利材料研製的創新。低維量子結構材料新型表徵評價技術和設備。

（二）通信用光電子材料、器件與集成技術

1、集成光電子晶元和模塊技術
研究目標：突破並掌握用於光電集成(OEIC)、光子集成(PIC)與微光電機械(MOEMS)方面的材料和晶元的關鍵工藝技術，以典型器件的研製帶動研究開發工藝平台的建設和完善，探索集成光電子系統設計和工藝製造協調發展的途徑，促進晶元、模塊和組件的產業化。
研究內容及主要指標：
1) 光電集成晶元技術
(1)速率在2.5Gb/s以上的長波長單片集成光發射機晶元及模塊關鍵技術(A類)
(2) 高速 Si基單片集成光接收機晶元及模塊關鍵技術(A類)
2) 基於平面集成光波導技術的OADM晶元及模塊關鍵技術(A類)
3) 平面光波導器件的自動化耦合封裝關鍵技術(B類)
4) 基於微光電機械(MOEMS)晶元技術的8′8以上陣列光開關關鍵技術(A類)
5) 光電子晶元與集成系統(Integrated System)的無生產線設計技術研究(A類)

2、 通信光電子關鍵器件技術
研究目標：針對干線高速通信系統和密集波分復用系統、全光網路以及光接入網系統的需要，重點進行一批技術含量高、市場前景廣闊的目標產品和單元技術的研究開發，迅速促進相應產品系列的形成和規模化生產，顯著提高我國通信光電子關鍵器件產業的綜合競爭能力。
研究內容及主要指標：
(1) 速率在10Gb/s以上的高速光探測器組件(PIN-TIA) 目標產品和規模化生產技術，直接調制DFB-LD目標產品和規模化生產技術，光轉發器(Transponder)目標產品和規模化生產技術；(均為B類，要求企業負責並有配套投入)
(2) 40通道、0.8nm間隔EDFA動態增益均衡關鍵技術(A類)；
(3) InGaNAs高性能激光器研究(A類)；
(4) 光波長變換器關鍵技術和目標產品(B類)；
(5) 可調諧激光器目標產品(A類)；
(6) 用於無源光網路(EPON)的突發式光收發模塊關鍵技術和目標產品(B類)。

3、光纖製造新技術及新型光纖
研究目標：研究開發並掌握具有自主知識產權的光纖預制棒製造技術；研究開發新一代通信光纖，推動光纖通信系統在高速、大容量骨幹網以及接入網中的應用。
研究內容和主要指標：
1) 光纖預制棒製造新技術(B類，要求企業負責並有配套投入)；
2) 新型特種光纖(A類)。

（三）面向信息獲取、處理、利用的光電子材料與器件

1．GaN材料和器件技術
研究目標：重點突破用於藍光激光器襯底的GaN體單晶生長技術。
研究內容及主要指標：
大面積、高質量GaN體單晶生長技術。

2、超高亮度全色顯示材料與器件應用技術
研究目標：研究開發用於場致電子發射平板顯示器（FED）材料和器件結構，以及超高亮度冷陰極發光管製作和應用的關鍵技術。
說明：等離子體平板顯示器和高亮度、長壽命有機發光器件（OLED）和FED的產業化關鍵技術將於"平板顯示專項"中考慮。
研究內容及主要指標：
1) 超高亮度冷陰極發光管製作和應用的關鍵技術(A類);
2) 研製FED用的、能夠在低電壓下工作的新型冷陰極電子源結構、新型冷陰極電子發射材料(A類)。

3、超高密度光存儲材料與器件技術
研究目標：發展具有自主知識產權的超高密度、大容量、高速度光存儲材料和技術，達到國際先進水平，為發展超高密度光存儲產業打下基礎。
研究內容及主要指標：
1) DVD光頭用光源和非球面透鏡等產業化關鍵技術(B類)；
2) 新型近場光存儲材料和器件(A類)。

4、光感測材料與器件技術
研究目標：以特殊環境應用為目的，實現感測元器件的產業化技術開發；研究開發新型光電感測器。
研究內容及主要指標：
1) 光纖光柵溫度、壓力、振動感測器的產業化技術(B類，要求企業負責並有配套投入);
2) 銻化物半導體材料及室溫無製冷紅外焦平面探測器技術(A類);
3) 大氣監測用高靈敏紅外探測器及其列陣(A類) ;
4) 基於新概念、新原理的光電探測技術(A類);

5、新型有機光電子材料及器件
研究目標：研究開發新型有機半導體材料及其在光顯示等領域的應用。
研究內容及主要指標：：
1) 有機非線性光學材料及其在全光光開關中的應用(A類);
2) 有機半導體薄膜晶體管材料與器件技術(A類)。

5. 一些新型材料已經廣泛運用到我們的生活中對是錯

A、B、錄音帶、錄像帶的磁帶上都有磁粉，使用了磁性材料．故AB不符合題意．
C、光碟是用極薄內的鋁質或金質音容膜加上聚氯乙烯塑料保護層製作而成的．沒有使用磁性材料，故C符合題意；
D、常德一中食堂餐卡屬於飯卡，卡芯為磁性材料．故D不符合題意．
本題選擇沒有使用磁性材料的．故選：C

6. 新材料的應用

隨著科學技術的進步，產業用紡織品新材料不斷地呈現發展趨勢，用途也不斷向多種領域擴展。一些具有特殊功能的纖維如芳綸、聚苯硫醚、碳纖維等，雖然價格較貴，但在環境保護、節能減排、阻燃耐高溫等領域仍被市場看好。
新材料作為高新技術的基礎和先導，應用范圍極其廣泛，它同信息技術、生物技術一起成為二十一世紀最重要和最具發展潛力的領域。同傳統材料一樣，新材料可以從結構組成、功能和應用領域等多種不同角度對其進行分類，不同的分類之間相互交叉和嵌套，一般按應用領域和當今的研究熱點把新材料分為以下的主要領域：
電子信息材料、新能源材料、納米材料、先進復合材料、先進陶瓷材料、生態環境材料、新型功能材料（含高溫超導材料、磁性材料、金剛石薄膜、功能高分子材料等）、生物醫用材料、高性能結構材料、智能材料、新型建築及化工新材料等。 建築與紡織的聯姻是最近幾年才有的。將纖維放入混凝土中，起到增強建築強力、抗老化的效果，已經取得了成效，在奧運場館的建設中，這樣的實例不少。但是，作為建築行業使用的防火、阻燃材料紡織品，還沒有引起足夠的重視。2009年2月9日央視配樓的火災人們仍然記憶猶新。這場大火，給國家和人民群眾的生命財產安全帶來了嚴重危害。媒體披露了失火原因系大樓外牆易燃材料——擠塑板遇燃放的煙花引燃起火。擠塑板雖然環保，但是具有易燃性，過火極快。使用這種易燃材料，一旦遇到火星，造成的損失就不可避免。在建築工程領域，為了減少由此造成的損失，世界各國對阻燃材料的研究格外重視。一些高性能及高阻燃性的聚合物，包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯硫醚（PPS）、聚苯碸（PPSU）、聚醚碸（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）和改性聚苯醚（PPO）等浮出水面。
目前中國生產和使用最多的是阻燃劑整理織物，包括純棉、純滌綸、純毛、滌棉和各種混紡的耐久性阻燃織物和純棉、粘膠、純滌綸非耐久性洗滌阻燃織物，有識人士指出，隨著人民生活與環境條件的不斷改善，人們對阻燃紡織品性能要求越來越高，應投入人力和資金，加大開發尺寸穩定性、耐化學品性和耐磨性的阻燃纖維產品，擴大應用范圍。中國在研製阻燃材料方面投入了大量人力物力，其中產業用紡織品中阻燃、耐高溫材料受到格外關注，並成為阻燃纖維發展的方向和趨勢。2009年，一項重大科研成果——芳綸1313與耐高溫絕緣紙制備關鍵技術及產業化通過了中國紡織工業協會組織的專家鑒定，此項成果還獲得中國紡織工業協會科學技術一等獎。
全世界芳綸產量在3.1萬噸，其中美國杜邦公司產量最大，為2.5萬噸，其次是日本帝人公司，年產2500噸左右。中國生產芳綸1313的企業主要有煙台氨綸、聖歐集團和廣東彩艷股份公司等，年產總量在5000噸~6000噸之間，遠不能滿足市場的需要。中國產業用紡織品行業協會高級工程師張艷博士介紹說，國家出台的建材下鄉政策，產業用紡織品可以助一臂之力。一些高性能纖維用於建築材料，可以起到增強、防火、阻燃的功效。如果可以把這些高性能纖維納入建材下鄉的范圍，就可以擴大產業用紡織品用途，擴大產業用紡織品市場。 環保低碳是當今世界主流，減少碳排放是國家長期目標。由於聚苯硫醚（PPS）纖維具有耐磨損、高熔點（200度不熔化）和穩定性的特徵，為工業除塵首選材料，在中國煤炭、電力、水泥行業被廣泛使用，充當減排的「尖兵」。有資料顯示，中國燃煤電力、燃煤鍋爐袋式除塵設備佔到除塵設備總量不到10%。隨著國家環保力度加大，對袋式除塵技術優勢的認識也逐步提高，PPS纖維的年需求量將以每年30%以上的速度增長，市場前景十分廣闊。另外，PPS纖維在城市垃圾焚燒、汽車尾氣除塵、保溫材料、絕緣材料、化工過濾材料等其它方面的應用也十分廣闊，需求量也逐年加大。

7. 新型材料一般應用在哪些領域

建築裝修、運輸包裝、一些科技產品輔材。我們是家裝司，我們用開的豪鵬裝飾材料都可以滿足這些領域。