新型材料的运用

1. 新材料及其应用

纳米技术将给现代生活带来革命

2000/09/29生活时报
本报北京9月28日讯：同样两件笔挺的西装，当用水或植物油倒在衣服表面时，其中的一件立刻出现了污渍，而另一件只留下几个细小的水珠，一抖，什么都没了。日前中国科学院在北京举办的纳米材料应用展示会上，纳米技术令观众大开眼界。

据中国科学院“百人计划”入选者之一、“二元协同纳米结构理论”的首创者、博士生导师江雷教授介绍，上述展示都是应用了“二元协同纳米界面材料”，它会在物质表面上形成一层稳定的气体薄膜，使油或水无法与材料的表面直接接触，从而使材料表面呈现出水、油不沾的“超双疏”性能。

经过“超双疏”界面材料技术处理过的棉、麻、丝、毛、绒、混纺、化纤等各种纺织面料，都具备对果汁、墨水、酱油、植物油等“不沾”的“超疏”性能，但这种处理技术又不会改变原有织物的各种性能，即纤维强度、面料色泽、耐洗涤性、透气性、皮肤亲和性、免熨性等；同时还有杀菌、防辐射、防霉的辅助效果。如此一来，服装的洗涤次数可大大减少，洗涤方式只是用水轻漂即可，人们可从此告别大量使用洗涤剂洗衣的时代，减少污染、节约水资源、节约时间都是不言而喻的。这意味着这项技术将给我们的生活带来革命性的变化。

纳米技术是继互联网、基因之后人们关注的又一大热点。什么是纳米？纳米是一种几何尺寸的量度单位，长度仅为一米的十亿分之一，略等于45个原子排列起来的长度。纳米技术是指制造体积不超过数百个纳米的物体，其宽度只有几十个原子聚集在一起的宽度。

其实，在今天，纳米技术已经悄悄渗透到我们的衣、食、住、行等日常生活的各个方面。应用纳米技术与纳米材料，可以制成抗菌冰箱、抗菌洗衣机等。现在，应用纳米技术与纳米材料的无菌餐具、无菌扑克牌、无菌纱布等产品也已面世。如果食品制造中采用纳米技术，可以帮助我们提高肠胃吸收能力。

再如，大家知道涂料可以美化居室，但是传统涂料由于耐洗刷性差，时间不长，墙壁就可能变得斑驳陆离。应用纳米技术后，就会使涂料的许多指标大幅度提高，外墙涂料的洗刷性由原来的1000多次提高到了1万多次，老化时间也延长了两倍多。

从90年代初起，科学技术部、国家自然科学基金委员会、中国科学院就将纳米技术研究列入了攀登计划项目和相关的重大、重点项目，去年科技部又启动了有关纳米材料的国家重点基础研究项目，投入的基础研究与支持资金已达数千万元。

目前，中国已经建成了几个纳米技术研究基地。中科院、清华大学、北京大学等单位已形成了一支支从事纳米技术研究的队伍，并在国际上取得了一系列令人瞩目的成果，个别方面甚至走在了世界最前沿。

有关专家称，随着纳米功能材料技术的不断发展，以及在各领域的全面推广应用，人们的生活将会发生革命性的变化，纳米时代离我们越来越近。除了穿的方面，像家庭装修用的玻璃、瓷砖、大理石、石膏板等材料表面经纳米技术处理后，都能呈现奇特的“双疏”性能，可改善材料自身的部分性能，拓宽应用的范围。将来可以告别厨房“看着油腻灶、干着脏兮兮”恼人的状况，而使“下厨房”如同进入一个清洁爽快的空间，有一种艺术创作般的快乐享受。(记者赵建国)

2. 新型材料及其应用的介绍

本书以材料的开来发、源特征、性能、应用及发展前景为重点，介绍了各类新型材料。共9章，第1章新型材料导论，介绍了新型材料的定义、分类、成分（组成）、组织结构与性能之间的关系及发展趋势；第2～9章介绍了新型金属材料，新型聚合物材料，新型无机非金属材料，新型复合材料，非晶、准晶与纳米材料，新型功能材料，新能源材料与智能材料。力求通俗易懂、避免过多理论推导，以点带面，抛砖引玉、引领求知者深入学习新型材料。本书可作材料工程领域工程硕士专业的基础必修课程、本科生的选修课的教材，也用于理工科学生及工程技术人员参考。

3. 新型材料应该怎么应用

随着新技术的发展，越来越多的新型材料已经应用到了飞机上。

新型材料包括各种复合材料和铝合金材料。新型材料在减小飞机重量，进而节省燃油方面起着重要的作用。例如，将纤维埋置于环氧树脂之中所构成的复合材料比标准铝材轻25%～30%。目前复合材料已可用于方向舵、升降舵、副翼、襟翼、整流罩、起落架门、翼身连接覆板和座舱地板等。铝锂合金是飞机制造的新型金属材料。锂是最轻的金属，比重只有0.53。含锂2.8%的铝合金比标准铝轻8%，是非常理想的轻型材料。

4. 新型材料的应用及其意义

光电子材料
optoelectronic material

在光电子技术领域应用的，以光子、电子为载体，处理、存储和传递信息的材料。光电子技术是结合光学和电子学技术而发展起来的一门新技术，主要应用于信息领域，也用于能源和国防领域。已使用的光电子材料主要分为光学功能材料、激光材料、发光材料、光电信息传输材料（主要是光导纤维）、光电存储材料、光电转换材料、光电显示材料（如电致发光材料和液晶显示材料）和光电集成材料。

（一）新型光电子材料及相关基础材料、关键设备和特种光电子器件

1、光电子基础材料、生长源和关键设备
研究目标：突破新型生长源关键制备技术，掌握相关的检测技术；突破半导体光电子器件的基础材料制备技术，实现产业化。
研究内容及主要指标：
1) 高纯四氯化硅(4N)的纯化技术和规模化生产技术(B类，要求企业负责并有配套投入)
2) 高纯(6N)三甲基铟规模化生产技术(B类，要求企业负责并有配套投入)
3) 可协变(Compliant)衬底关键技术(A类)
4) 衬底材料制备与加工技术(B类)
重点研究开发外延用蓝宝石、GaN、SiC等衬底材料的高标抛光产业化技术（Epi-ready级）；大尺寸（>2"）蓝宝石衬底材料制备技术和产业化关键技术。蓝宝石基GaN器件芯片切割技术。
5) 用于平板显示的光电子基础材料与关键设备技术(A类)
大面积(对角线>14〃)的定向排列碳纳米管或纳米棒薄膜生长的关键技术; 等离子体平板显示用的新型高效荧光粉的关键技术。

2、人工晶体和全固态激光器技术
研究目标：研究探索新型人工晶体材料与应用技术，突破人工晶体的产业化关键技术，研制大功率全固态激光器，解决产业化关键技术问题。
研究内容及主要指标：
1) 新型深紫外非线性光学晶体材料和全固态激光器(A类);
2) 面向光子/声子应用的人工微结构晶体材料与器件 (A类);
3) 研究开发瓦级红、蓝全固态激光器产业化技术(B类)，高损伤阈值光学镀膜关键技术(B类)，基于全固态激光器的全色显示技术(A类);
4) 研究开发大功率半导体激光器阵列光纤耦合模块产业化技术(B类);
5) Yb系列激光晶体技术(A类)。

3、新型半导体材料与光电子器件技术
研究目标：重点研究自组装半导体量子点、ZnO晶体和低维量子结构、窄禁带氮化物等新型半导体材料及光电子器件技术。
研究内容及主要指标：
1) 研究ZnO晶体、低维量子结构材料技术，研制短波长光电子器件 (A类)
2) 自组装量子点激光器技术 (A类)
3) Ⅲ-Ⅴ族窄禁带氮化物材料及器件技术(A类)
4) 光泵浦外腔式面发射半导体激光器(A类)

4、 光电子材料与器件产业化质量控制技术(A类)
研究目标：发展人工晶体与全固态激光器、GaN基材料及器件表征评价技术，解决产业化质量控制关键技术。
研究内容：重点研究人工晶体与全固态激光器、GaN基材料及器件质量监测新方法与新技术，相关产品测试条件与数据标准化研究。

5、光电子材料与器件的微观结构设计与性能预测研究(A类)
研究目标：提出光电子新材料、新器件的构思，为原始创新提供理论概念与设计
研究内容：针对光电子技术的发展需求，结合本主题的研制任务，采用建立分析模型、进行计算机模拟，在不同尺度（从原子、分子到纳米、介观及宏观）范围内，阐明材料性能与微观结构的关系，以利性能、结构及工艺的优化。解释材料制备实验中的新现象和问题，预测新结构、新性能，预报新效应，以利材料研制的创新。低维量子结构材料新型表征评价技术和设备。

（二）通信用光电子材料、器件与集成技术

1、集成光电子芯片和模块技术
研究目标：突破并掌握用于光电集成(OEIC)、光子集成(PIC)与微光电机械(MOEMS)方面的材料和芯片的关键工艺技术，以典型器件的研制带动研究开发工艺平台的建设和完善，探索集成光电子系统设计和工艺制造协调发展的途径，促进芯片、模块和组件的产业化。
研究内容及主要指标：
1) 光电集成芯片技术
(1)速率在2.5Gb/s以上的长波长单片集成光发射机芯片及模块关键技术(A类)
(2) 高速 Si基单片集成光接收机芯片及模块关键技术(A类)
2) 基于平面集成光波导技术的OADM芯片及模块关键技术(A类)
3) 平面光波导器件的自动化耦合封装关键技术(B类)
4) 基于微光电机械(MOEMS)芯片技术的8′8以上阵列光开关关键技术(A类)
5) 光电子芯片与集成系统(Integrated System)的无生产线设计技术研究(A类)

2、 通信光电子关键器件技术
研究目标：针对干线高速通信系统和密集波分复用系统、全光网络以及光接入网系统的需要，重点进行一批技术含量高、市场前景广阔的目标产品和单元技术的研究开发，迅速促进相应产品系列的形成和规模化生产，显著提高我国通信光电子关键器件产业的综合竞争能力。
研究内容及主要指标：
(1) 速率在10Gb/s以上的高速光探测器组件(PIN-TIA) 目标产品和规模化生产技术，直接调制DFB-LD目标产品和规模化生产技术，光转发器(Transponder)目标产品和规模化生产技术；(均为B类，要求企业负责并有配套投入)
(2) 40通道、0.8nm间隔EDFA动态增益均衡关键技术(A类)；
(3) InGaNAs高性能激光器研究(A类)；
(4) 光波长变换器关键技术和目标产品(B类)；
(5) 可调谐激光器目标产品(A类)；
(6) 用于无源光网络(EPON)的突发式光收发模块关键技术和目标产品(B类)。

3、光纤制造新技术及新型光纤
研究目标：研究开发并掌握具有自主知识产权的光纤预制棒制造技术；研究开发新一代通信光纤，推动光纤通信系统在高速、大容量骨干网以及接入网中的应用。
研究内容和主要指标：
1) 光纤预制棒制造新技术(B类，要求企业负责并有配套投入)；
2) 新型特种光纤(A类)。

（三）面向信息获取、处理、利用的光电子材料与器件

1．GaN材料和器件技术
研究目标：重点突破用于蓝光激光器衬底的GaN体单晶生长技术。
研究内容及主要指标：
大面积、高质量GaN体单晶生长技术。

2、超高亮度全色显示材料与器件应用技术
研究目标：研究开发用于场致电子发射平板显示器（FED）材料和器件结构，以及超高亮度冷阴极发光管制作和应用的关键技术。
说明：等离子体平板显示器和高亮度、长寿命有机发光器件（OLED）和FED的产业化关键技术将于"平板显示专项"中考虑。
研究内容及主要指标：
1) 超高亮度冷阴极发光管制作和应用的关键技术(A类);
2) 研制FED用的、能够在低电压下工作的新型冷阴极电子源结构、新型冷阴极电子发射材料(A类)。

3、超高密度光存储材料与器件技术
研究目标：发展具有自主知识产权的超高密度、大容量、高速度光存储材料和技术，达到国际先进水平，为发展超高密度光存储产业打下基础。
研究内容及主要指标：
1) DVD光头用光源和非球面透镜等产业化关键技术(B类)；
2) 新型近场光存储材料和器件(A类)。

4、光传感材料与器件技术
研究目标：以特殊环境应用为目的，实现传感元器件的产业化技术开发；研究开发新型光电传感器。
研究内容及主要指标：
1) 光纤光栅温度、压力、振动传感器的产业化技术(B类，要求企业负责并有配套投入);
2) 锑化物半导体材料及室温无制冷红外焦平面探测器技术(A类);
3) 大气监测用高灵敏红外探测器及其列阵(A类) ;
4) 基于新概念、新原理的光电探测技术(A类);

5、新型有机光电子材料及器件
研究目标：研究开发新型有机半导体材料及其在光显示等领域的应用。
研究内容及主要指标：：
1) 有机非线性光学材料及其在全光光开关中的应用(A类);
2) 有机半导体薄膜晶体管材料与器件技术(A类)。

5. 一些新型材料已经广泛运用到我们的生活中对是错

A、B、录音带、录像带的磁带上都有磁粉，使用了磁性材料．故AB不符合题意．
C、光盘是用极薄内的铝质或金质音容膜加上聚氯乙烯塑料保护层制作而成的．没有使用磁性材料，故C符合题意；
D、常德一中食堂餐卡属于饭卡，卡芯为磁性材料．故D不符合题意．
本题选择没有使用磁性材料的．故选：C

6. 新材料的应用

随着科学技术的进步，产业用纺织品新材料不断地呈现发展趋势，用途也不断向多种领域扩展。一些具有特殊功能的纤维如芳纶、聚苯硫醚、碳纤维等，虽然价格较贵，但在环境保护、节能减排、阻燃耐高温等领域仍被市场看好。
新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套，一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：
电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等。 建筑与纺织的联姻是最近几年才有的。将纤维放入混凝土中，起到增强建筑强力、抗老化的效果，已经取得了成效，在奥运场馆的建设中，这样的实例不少。但是，作为建筑行业使用的防火、阻燃材料纺织品，还没有引起足够的重视。2009年2月9日央视配楼的火灾人们仍然记忆犹新。这场大火，给国家和人民群众的生命财产安全带来了严重危害。媒体披露了失火原因系大楼外墙易燃材料——挤塑板遇燃放的烟花引燃起火。挤塑板虽然环保，但是具有易燃性，过火极快。使用这种易燃材料，一旦遇到火星，造成的损失就不可避免。在建筑工程领域，为了减少由此造成的损失，世界各国对阻燃材料的研究格外重视。一些高性能及高阻燃性的聚合物，包括聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚（PPS）、聚苯砜（PPSU）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）和改性聚苯醚（PPO）等浮出水面。
目前中国生产和使用最多的是阻燃剂整理织物，包括纯棉、纯涤纶、纯毛、涤棉和各种混纺的耐久性阻燃织物和纯棉、粘胶、纯涤纶非耐久性洗涤阻燃织物，有识人士指出，随着人民生活与环境条件的不断改善，人们对阻燃纺织品性能要求越来越高，应投入人力和资金，加大开发尺寸稳定性、耐化学品性和耐磨性的阻燃纤维产品，扩大应用范围。中国在研制阻燃材料方面投入了大量人力物力，其中产业用纺织品中阻燃、耐高温材料受到格外关注，并成为阻燃纤维发展的方向和趋势。2009年，一项重大科研成果——芳纶1313与耐高温绝缘纸制备关键技术及产业化通过了中国纺织工业协会组织的专家鉴定，此项成果还获得中国纺织工业协会科学技术一等奖。
全世界芳纶产量在3.1万吨，其中美国杜邦公司产量最大，为2.5万吨，其次是日本帝人公司，年产2500吨左右。中国生产芳纶1313的企业主要有烟台氨纶、圣欧集团和广东彩艳股份公司等，年产总量在5000吨~6000吨之间，远不能满足市场的需要。中国产业用纺织品行业协会高级工程师张艳博士介绍说，国家出台的建材下乡政策，产业用纺织品可以助一臂之力。一些高性能纤维用于建筑材料，可以起到增强、防火、阻燃的功效。如果可以把这些高性能纤维纳入建材下乡的范围，就可以扩大产业用纺织品用途，扩大产业用纺织品市场。 环保低碳是当今世界主流，减少碳排放是国家长期目标。由于聚苯硫醚（PPS）纤维具有耐磨损、高熔点（200度不熔化）和稳定性的特征，为工业除尘首选材料，在中国煤炭、电力、水泥行业被广泛使用，充当减排的“尖兵”。有资料显示，中国燃煤电力、燃煤锅炉袋式除尘设备占到除尘设备总量不到10%。随着国家环保力度加大，对袋式除尘技术优势的认识也逐步提高，PPS纤维的年需求量将以每年30%以上的速度增长，市场前景十分广阔。另外，PPS纤维在城市垃圾焚烧、汽车尾气除尘、保温材料、绝缘材料、化工过滤材料等其它方面的应用也十分广阔，需求量也逐年加大。

7. 新型材料一般应用在哪些领域

建筑装修、运输包装、一些科技产品辅材。我们是家装司，我们用开的豪鹏装饰材料都可以满足这些领域。