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多才多艺的信息材料 古代的神话中，曾经流传着〃千里眼〃和〃顺风耳〃的故事。人们幻想看到千里以外的景物, 同时也希望听到从那里发出来的声音。随着无线电、电子和自动化技术的发展，这种幻想和 希望已经变成了美好的现实。电视电话、遥感技术不但给我们送来了天涯海角的生动画面, 还传来了那里清晰可闻的声音。应该说，这些成就是和功能材料、信息材料的功绩分不开的。 随着信息科学技术的迅速发展，人类己经跨入一个崭新的时代■?信息时代。而信息技术跟新 型材料的关系又是十分密切的。不论是信息的获取、转换和传输，还是信息的处理、存储和 显示，每个环节都离不开新型材料。信息技术的许多重要领域，如机械的电子化、智能机器 人等，也都是在新材料的基础上迅速发展起来的。因此，人们就把应用在信息技术方面的新 材料叫做信息材料。 信息材料是一个大家族。它的成员有：能够高度灵敏地获取信息的敏感材料；大容量传 输信息的光学纤维；高速度处理信息的半导体材料；高密度存储信息的记录材料等等。 敏感材料及敏感元件 所谓敏感元件，就是用具有声、光、电磁等物理效应的材料制成的传感元件。用它可以 获取并转换人们所需要的各种信息。如果我们把计算机比作〃大脑〃，那么，各种各样的敏感 元件就是〃五官〃。根据它们功能的不同，人们可以做成不同的敏感元件。比如，可以做成对 温度敏感的热敏元件；对压力敏感的压敏元件；对湿度敏感的湿敏元件；对气体敏感的气敏 元件；对光敏感的光敏元件等等。拿热敏元件来说，跟过去通用的热电偶相比较，它不需要 基准接点补偿，而且精度高，输出信号可以增大1 0 0倍。把它用在遥感、遥测方面，精确 度可以达到百分之几度。 早在本世纪5 0年代到6 0年代，敏感元件就用来作为人造卫星的耳目。近年来，它更 成了智能化机器人的五官〃。目前敏感元件正朝着高灵敏度和多功能的方向发展。比如，有 一种多孔陶瓷材料，它既可以做湿敏元件，又可以做气敏元件。 随着材料科学的发展，人们不仅用许多陶瓷材料和半导体材料来制作敏感元件，而且也 正在研究用高分子材料制作敏感元件。例如，有一种用高分子材料做的湿敏元件。跟无机材 料相比，它体积小，响应速度快，再显性能也好。可以相信，随着敏感材料的迅速发展，目 前还比较迟钝的“五官〃将很快赶上发达的〃大脑〃，把信息技术推向一个新阶段。 大容量传输信息的 光学纤维 目前最大容量的铜电缆通信系统只能同时传送1 3路电视，而新的通信网络却要求同时 传送几万路甚至几十万路。怎么办呢回光学纤维做成的光缆代替铜电缆就是解决这个问题的 新途径。光纤通信有许多特点。第一个特点是，它的容量特别大。一根1 3 mm粗的光缆, 包含有1 4 4根光纤，可以通过4 8 3 8 4路电话，跟同轴电缆相比，容量提高了几千倍。 第二个特点是，能抗电磁干扰，不受雷电影响，必威体育官网网址性能也好。第三个特点是，原料丰富, 成本低。因为光学纤维是用地球上最丰富的二氧化硅，也就是砂子制成的。拿美国纽约市到 波士顿市的一条6 0 0 km长的光缆通信干线来说，它的最大通信容量是8万路电话，比建 设同样规模的同轴电缆系统节省投资5 0 0 0万美元。 目前，光学纤维的主要研究课题是，设法进一步降低光损耗，增长中继站之间的距离。 从光学纤维应用在光纤通信上以来，光损耗已经从当时的每公里2 0 d B降低到每公里1 d B一下。目前人们正在向每公里0.1 dB的损耗进军。一旦实现这个目标，中继站之间的 距离就可以延长到1 o o km。为了进一步降低成本，近年来，人们还研制了有机光学纤维， 成本只有玻璃光学纤维的2 / 3。可是它的光损耗比较高，只能用来近距离传送信息。 高速度处理信息的 半导体材料 我们知道，本世纪6 0年代开始的半导体器件的集成化，进入7 0年代以后，它的集成 度以每一两年翻一番的速度跳跃前进。现在，在1 c m 2的微小硅片上就可以容纳上百万个 元件。那么，半导体器件的集成化为什么会取得这样惊人的发展呢回除了工艺改进之外，从 本质上来说，就是由于材料上的进步。比如，半导体材料从错发展到硅就是一个很重要的进 步。由于硅的资源丰富，稳定性好，容易制成绝缘薄膜，所以它很适合集成电路的要求，直 到今天，仍然是最主要的半导体材料。今后它将会进一步朝着高纯度、低缺陷、大直径和质 地均匀等方向发展。但是，用硅作衬底的集成电路，集成度和速度不久将会达到极限，因此， 人们正在积极开发化合物半导体材料，神化铉就是其中的一种。用伸化镣制成的集成电路, 跟硅材料相比，它的集成度要高出1 5 0倍。它有可能首先用到超高速运算的巨型计算机上。 再加上，化合物半导体还具有硅、绪等半导体材料所没有的特殊性能。因此，它将是未来最 有希望的半导体材料。 高密度存储信息的 记录材料 人类利用信息的过程中，信息存储是必不可少的重要