漫谈当前新材料研究热点领域.pptx

当前新材料研究热点领域：;●新型半导体材料与大规模三维集成电路;●信息传输光纤材料 ;●新型能源材料 ; 固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能源装置，比质子交换膜燃料电池有更高的转换效率和节能效果，可减少二氧化碳排放 50%，不产生NOx，已成为发达国家重点研究开发的新能源技术。但目前研究的固体氧化物燃料电池的工作温度达800～900℃，其关键部件的材料制备总是成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。应突破的关键技术主要有： a）高性能电极材料及其制备技术； b）新型电解质材料及电极支撑电解质隔膜的制备技术； c）电池结构优化设计及其制备技术； d）电池的结构、性能与表征的研究。 固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质子交换膜等，都是目前研究的热点。 ;固体氧化物燃料电池（SOFC）工作原理;固体氧化物燃料电池的结构（1）;固体氧化物燃料电池的结构（2）;? 单晶硅，多晶硅，非晶硅太阳电池材料； II－VI族化合物半导体太阳电池材料：ZnSe， CdTe。。。要求：研制出光电转换效率大于 18%的低成本、大面积、可商业化的硅基太阳能电池及其组件。 IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。 ? 太阳能的综合利用 (光电、热电、热交换)及其与风力发电的耦合技术；建立总体利用效率达15%的追尾聚集光式太阳能光电、热电、热交换系统并实用化，建立太阳能综合利用与风力发电耦合的实用型分布式地面电站，并可并网供电。 ; 以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；但是，由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。 高温氧化物超导体，把超导应用温度从液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）温区。能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不足之处。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，一些材料科学研究领域必威体育精装版的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用等方面取得了重要进展。 ; 作为高技术重要组成部分的生物医用材料已进入一个快速发展的新阶段，其市场销售额正以每年16%的速度递增，预计20年内，生物医用材料所占的份额将赶上药物市场，成为一个支柱产业。研究发展十分活跃： ?生物活性陶瓷已成为医用生物陶瓷的主要方向； ?生物降解高分子材料是医用高分子材料的重要方向； ?医用复合生物材料的研究重点是强韧化生物复合材料 ?功能性生物复合材料， ?带有治疗功能的生物复合材料。 ; 定义：指对能源和资源消耗最少，对生态环境影响最小，再生循环利用率最高，使用性能优异的新型材料。特点：性能先进性；环境协调性；应用舒适性。 生态环境材料是20世纪90年代在国际高技术新材料研究中形成的一个新领域，主要研究方向是： 直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO 2 气体的固化技术，SOx、NOx催化转化技术、废物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源、节省能源的技术； 开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟里昂、石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料等； 材料的环境协调性评价。 ; 智能材料是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。 智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。如英国宇航公司在导线传感器，用于测试飞机蒙皮上的应变与温度情况；英国开发出一种快速反应形状记忆合金，寿命期具有百万次循环，且输出功率高，以它作制动器时、反应时间仅为10分钟；压电材料、磁致伸缩材料、导电高分子材料、电流变液和磁流变液等智能材料驱动组件材料在航空上的应用取得大量创新成果。 ;●先进材料的历史性发展与“材料科学与工程”学科;材料工程(工艺)与制备技术： 材料工程(工艺)这一主题,常常构成材料科学与工程中一个颇为突出的矛盾体。 ★一方面材料工艺被认为是材料科学赖以发展的基础； 因为材料的性能对工艺过程有明显的依赖性，工艺是确定材料 能否推向预期市场的决定因素，陶瓷材料尤其如此。 ★另一方面，与工艺的重要性这一普遍认