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十种新型材料的简介与应用1电子信息材料A定义：指与电子工业有关的，在电子学与微电子学中使用的材料，是制作电子元器件和集成电路的物质基础。B分类：电子功能材料，结构材料及工艺与辅助材料.1按用途分：结构电子材料和功能电子材料A结构电子材料是指能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分化学性质稳定的一类材料。B功能电子材料是指出强度性能外还有特殊性能，或实现光电磁热力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料2按组成（化学作用分）：无机电子材料和有机电子材料A无机电子材料可以分为金属材料和非金属材料B有机电子材料主要是指高分子材料、3按材料的物理性质：导电材料、超导材料、半导体材料、绝缘体材料、压电铁电材料，磁性材料，光电材料和磁感材料。4按应用领域分：微电子材料、电器材料、电容器材料、磁性材料、光电子材料、压电材料、电声材料等。C代表例子：包括单晶硅为代表的半导体微电子材料；激光晶体为代表的光电子材料；介质陶瓷和热敏陶瓷为代表的电子陶瓷材料；钕铁硼（NdFeB）永磁材料为代表的磁性材料；光纤通信材料；磁存储和光盘存储为主的数据存储材料；压电晶体与薄膜材料；贮氢材料和锂离子嵌入材料为代表的绿色电池材料等.D研究热点技术前沿:当前的研究热点和技术前沿包括柔性晶体管、光子晶体、SiC、GaN、ZnSe等宽禁带半导体材料为代表的第三代半导体材料、有机显示材料以及各种纳米电子材料等。虽然光电子技术发展非常快，但是以集成电路为主的电子和微电子技术仍然在目前信息技术中占相当大的比重，以硅材料为主体、化合物半导体材料及新一代高温半导体材料共同发展的局面在21世纪仍将成为集成电路产业发展的主流。单晶硅材料工业是现代信息产业的基础，在可以预见的将来仍将主宰微电子产业。硅晶片属于资金密集型和技术密集型行业，在国际市场上产业相对成熟，生产和技术被日美少数几家大公司所垄断。我国初步具备了生产大直径单晶的产业化能力，但在产品质量和加工深度等方面与国际水平有较大差距。砷化镓材料（GaAs）被公认为是新一代的通信用材料。随着高速信息产业的蓬勃发展，以砷化镓为代表的第二代电子材料——化合物半导体在世界范围内以超出预想的速度发展，全球砷化镓晶片市场正以30%的年增长率迅速形成数十亿美元的大市场，预计未来20年砷化镓市场都具有高增长性。发光二极管（LED）是光电子技术最重要的应用之一。目前，日美两国几乎垄断了高亮度LED市场。目前由于成本的原因，LED只在特定应用中使用，要取代白炽灯用于普通照明，还有很长的路要走。平板显示技术在信息产业中占据着十分重要的位置，包括无机发光二极管（LED）、液晶显示（LCD）、阴极射线管技术（CRT）以及近年来发展迅猛的等离子体（PDP）、场致发射（FED）和有机发光二极管（OLED）等新型平板显示技术。平板化已成为显示技术的发展趋势，预测5～10年内，PDP、FED和OLED有可能分别成为40英寸以上、20～40英寸以及20英寸以下显示应用领域的主要产品。E发展趋势：电子信息材料的总体发展趋势是向着大尺寸、高均匀性、高完整性、以及薄膜化、多功能化和集成化方向发展。当前的研究热点和技术前沿包括柔性晶体管、光子晶体、SiC、GaN、ZnSe等宽禁带半导体材料为代表的第三代半导体材料、有机显示材料以及各种纳米电子材料等。一、集成电路和半导体器件用材料由单片集成向系统集成发展。微电子技术发展的主要途径是通过不断缩小器件的特征尺寸，增加芯片面积以提高集成度和信息处理速度，由单片集成向系统集成发展。二、光电子材料向纳米结构、非均值、非线性和非平衡态发展。光电集成将是21世纪光电子技术发展的一个重要方向。光电子材料是发展光电信息技术的先导和基础。材料尺度逐步低维化———由体材料向薄层、超薄层和纳米结构材料的方向发展，材料系统由均质到非均质、工作特性由线性向非线性，由平衡态向非平衡态发展是其最明显的特征。发展重点将主要集中在激光材料、红外探测器材料、液晶显示材料、高亮度发光二极管材料、光纤材料。三、新型电子元器件用材料主要向小型化、片式化方向发展。磁性材料、电子陶瓷材料、压电晶体管材料、绿色电池和材料、信息传感材料和高性能封装材料等将成为发展的重点。F应用实例图：砷化镓聚焦镜片单晶硅太阳能电池2新能源材料A定义：实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。在新技术的基础上，系统地开发和利用可再生资源。新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。B分类：（１）裂变反应堆材料，如铀、钚等核燃料、反应堆结构材料、慢化剂、冷却剂及控制棒材料等。（２）聚变堆材料：包括热核聚变燃料、第一壁材料、氚增值剂、结构材料等。固体推进剂（３）高能推进剂：包括液体推进剂、固体推进剂。（４）燃料电池材料：如电池电极材料、电解质等。（５）氢能源材料：主要是固体储氢材料及其应用技术。（６）超导材料：传统超导材料、高温超导材料及在节能、储能方面的应用技术。（７）太阳能电池材料。（８）其它新能源材料：如风能、地热、磁流体发电技术中所需的材料。C代表例子：主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料、嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料、Si半导体材料为代表的太阳能电池材料以及铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。D研究热点技术前沿：高能储氢材料、聚合物电池材料、中温固体氧化物燃料电池电解质材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。充电电池技术是重点发展领域之一。充电电池属于储能器件，主要包括锂离子电池和镍氢电池，另外还有镍锌电池、金属空气电池等。同时，燃料电池作为新型清洁能源，也倍受关注。燃料电池包括质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、氧化物燃料电池。燃料电池在内燃机和微型涡轮中具有重要应用前景，其中质子膜交换燃料电池（PEMFC）目前最为瞩目。锂离子电池是目前综合性能最好的电池体系，将是未来二次高能电池的主要发展方向。正极主要是含锂的过渡金属氧化物，负极主要是碳素材料（如石墨），电解质是含锂盐的有机溶液。由于它不含任何贵重金属，原材料都很便宜，降价空间很大。锂离子电池作为新一代的充电电池，近10年来迅速发展，以其高性能价格比优势在笔记本电脑、手机等移动电子终端设备领域占主导地位。E发展趋势：燃料电池是20世纪末兴起的，被认为是21世纪最有希望替代石油的新能源技术，将成为未来环保汽车的主要动力。燃料电池包括燃料电极（氢气或甲醇、天然气等）和氧化电极（氧气或空气）。燃料电池是一种理想的、高效的能量转换系统，同时也是一种清洁能源，可应用于工业及生活的各个方面，如燃料电池电站、电动汽车及民用电器等场合。燃料电池及PEMFC电动汽车的市场空间非常广阔，预计2010年北美市场每年销售60万辆低污染电动车，PEMFC电动汽车占50%，总销售额150亿美元/年。世界发达国家及各主要汽车公司都投入大量的人力物力进行氢燃料电池汽车的研究，以PEMFC为动力的各种型号的“零排放”汽车已在发达国家商业示范运行，预计3～4年后，将批量生产并投放市场。F应用举例：氢燃料电池新能源动力车3纳米材料A定义：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。B分类：根据物理形态划分，纳米材料大致可分为纳米粉末（纳米颗粒）、纳米纤维（纳米管、纳米线）、纳米膜、纳米块体和纳米相分离液体等五类。三维尺寸均为纳米量级的纳米粒子或人造原子被称为零维纳米材料，纳米纤维为一维纳米材料，而纳米膜（片、层）可以称为二维纳米材料，而有纳米结构的材料可以称为三维纳米材料。C代表例子：纳米抗菌材料，纳米陶瓷，纳米电缆，碳纳米管等。以及包括金属、合金、氧经化物、氢化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料。D研究热点技术前沿：以碳纳米管为代表的纳米组装材料；纳米陶瓷和纳米复合材料等高性能纳米结构材料；纳米涂层材料的设计与合成；单电子晶体管、纳米激光器和纳米开关等纳米电子器件的研制、C60超高密度信息存贮材料等。主要是纳米材料制备与应用关键技术，固态量子器件制备及纳米加工与组装技术。包括迄今为止纳米材料在理论研究、制各技术、应用研究上都取得了很大的进步，主要表现在以下几个方面3．1理论方面纳米材料的研究在理论上，目前科学家们通过对纳米结构单元的研究，已经提出和采用了电子能级不连续性理论，量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应，库仑堵塞与量子隧穿，介电限域效应等等一整套理论、假设和推导，这些理论的诞生和发展，解释、归纳、总结了纳米材料的一些特性和物性的变化规律。3．2制备技术方面在纳米材料的制备技术方面已取得了较大的成功，迄今为止，绝大部分金属、氧化物和碳等都能制备出来，许多金属、SiO：、TiO：、CaCO，、石墨等的纳米级材料，已经能够规模生产，还有一些纳米材料由于其应用产品尚未研制出来，故未能投入规模生产。3．3应用研究方面3．3．1催化、降解材料领域。纳米颗粒由于其表面原子占有的体积比大，表面键态和电子态不同，原子配位不全等，可使表面活性增加，具有优异的催化特性，所以，纳米颗粒材料在催化剂材料中得到广泛的应用。纳米TiO：的催化作用目前已知的有以下几种：3-3．1．1纳米TiO：能够催化马来酸酐发生聚合反应，使马来酸酐生成聚合物；3_3．1．2纳米TiO：能够催化降解甲基橙；3．3．1．3纳米TiO2能够光催化降解十二烷基苯磺酸纳(SDlBS)：光催化降解水面石油；掺杂后的纳米TiO2能够光催化分解氯仿：3．3．2环保与建筑材料业3．3．2．1纳米抗菌材料研究发现：许多纳米材料都具有抗菌作用，纳米Ag、纳米SiO：、纳米TiO：、纳米C等都可作为抗菌材料使用。3．3．3电磁材料方面的应用纳米微粒具有独特的电学性能，所以，纳米材料可以做导电浆料，也可以做绝缘浆料，可以成为电极、超导体、静电屏蔽材料等等。3．3．4生物医用材料可用磁性纳米微粒涂覆高分子材料，将其在体外与蛋白质相结合，注入生物体内，用作药物载体，通过外加磁场的作用，纳米颗粒的磁性导航将药物直接送达病灶，达到定向治疗的目的。3．3．5光学材料的应用纳米材料与同质材料相比，具有明显的光学特性，有着极大的应用范围。3．3．6其他方面纳米颗粒由于具有大的比表面积、高活性、高扩散速度等特性，可以用于制造结构陶瓷材料。E发展趋势：1．加强控制工程的研究在纳米材料制备科学和技术研究方面一个重要的趋势是加强控制工程的研究，这包括颗粒尺寸、形状、表面、微结构的控制。由于纳米颗粒的小尺寸效应、表面效应和量子尺寸效应都同时在起作用，它们对材料某一种性能的贡献大小、强弱往往很难区分，是有利的作用，还是不利的作用更难以判断，这不但给某一现象的解释带来困难，同时也给设计新型纳米结构带来很大的困难。如何控制这些效应对纳米材料性能的影响，如何控制一种效应的影响而引出另一种效应的影响，这都是控制工程研究亟待解决的问题。国际上近一两年来，纳米材料控制工程的研究主要有以下几个方面：一是纳米颗粒的表面改性，通过纳米微粒的表面做异性物质和表面的修饰可以改变表面带电状态、表面结构和粗糙度；二是通过纳米微粒在多孔基体中的分布状态（连续分布还是孤立分布）来控制量子尺寸效应和渗流效应；三是通过设计纳米丝、管等的阵列体系（包括有序阵列和无序阵列）来获得所需要的特性。2．近年来引人注目的新动向颗粒膜巨磁电阻尚有潜力。1992年，纳米颗粒膜巨磁电阻发现以来，一直引起人们的关注，美国布朗大学的科学家最近在4K的温度下,几个特斯拉的磁场，R/R上升到50％，目前这一领域研究追求的目标是提高工作温度，降低磁场。如果在室温和零点几特斯拉磁场下，颗粒膜巨磁阻能达到10％，那么就将接近适用的使用目标。目前国际上科学家们正在这一领域努力。F应用举例：纳米防水膜纳米管cup散热器4先进复合材料A定义：专指可用于主承力结构或次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。目前主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤维和芳纶等增强的复合材料。当今，从技术成熟程度与应用