第8章 功能信息材料的制备
光电子技术第8章 发展中的纳米光电子技术
量子阱、量子线、量子点是由两种不同带隙 的半导体组成的周期性纳米结构；由两种不同 折射率的电介质制成的周期性纳米结构：一维、 二维、三维光子晶体也表现出奇异的特性，在 8.4节专门介绍。
这对于发展新型光子器件、纳米尺度光子回路、 新型的光传感器和测量技术等前景诱人，已经在光 传感、光存储、太阳电池以及生物光子学、纳米集 成光子学等多方面有重要应用。
三、碳纳米管
碳纳米管是由石墨中一层或若干层碳原子卷曲而 成的”笼状”纤维，内部是空的。
分为单壁碳管和多壁碳管，直径为零点几纳米 至几十纳米，长度一般为几微米至几十微米。可 用电弧法、化学气相沉积等多种方法制造。
利用其导电性和化学特性，可做灵敏度极高而体 积极小的化学传感器，还可用于制造微电子元件。
碳纳米管场发射特性优异。其尖端电子逸出功 很低，利于电子的场发射，发射特性稳定。
在平面阴极上制成几十万个碳纳米管直立阵列， 在其对面安置有荧光粉的阳极面板，这就形成场致 发射显示器FED的基本结构。
对该器件通电，在电场作用下，碳纳米管发射 电子，轰击荧光屏而实现显示。
三、纳米光电探测器
1.谐振腔增强型RCE-PIN
PIN是一种应用广泛的光电探测器，噪声低， 频率响应高。不足之处是内量子效率不够高， 加之I层高电阻使输出电流小。
采用谐振腔增强（RCE）技术，可以显著提高内 量子效率。
在器件的顶 部和底部设计 DBR反射镜： 如Si/SiO2、 GaAS/AlGaA S，DBR反射 镜的两种材料 折射率不同。
SPP波沿界面传输，其传播波数决定于 金属和电介质的介电常数。倏逝波向 SPP波提供能量，当倏逝波沿界面的波 数与SPP波的波数相同时，则发生共振。 入射光被强烈吸收，形成吸收峰。
第8章 定性资料整理与分析
2.定性资料分类 （1）确定分类标准 （2）分类原则 ①体现研究目的 ②各子项互斥 ③分类对象外延等于各子项外延之和 ④每次分类只根据一个标准
3.定性资料汇总和编辑
（1）完整系统
（2）简明集中
三、定性资料整理应注意的问题
1.同步性 2.及时性 3.完整性
第二节 定性资料分析 过程与常用方法
表8-2 定性研究与定量研究对“信赖程度”的评价取向比较
评价指 标
真实性
定性研究
可信性： 真实程度 迁移性： 研究所收集的资料对于被研究对象 的感受与经验可以有效地转换成 文字性陈述 可靠性： 研究者如何运用有效地策略收集 可靠资料 可确认性： 研究的重点在于对研究伦理的重 建，从研究伦理的重建过程获得 质的信赖的资料
AnSWR软件 由美国CDC开发研制，主要用于文本资料 的定性分析。
其他软件 Nvivo8.0、CodeRead、Martinv2.0、 TAMS Analyzer，免费音频和视频资料转录与 分析软件如Transana；收费音频和视频分析软 件如HyperRESEARCH 2.0，InterClipper Professional v 1.1.3, Kwalitan 5.0, Qualitative Media Analyzer等。
定量研究
内在效度： 控制不相关变项可能对研究结 果产生的影响 外在效度： 研究结果可以推论到外在现实 世界的可能性
பைடு நூலகம்
应用性
一致性
信度： 测量工具测量的结果，可以不 断地被重复测量，且具有一致 性，稳定性高
客观性： 研究过程对于研究资料的收集， 不会因研究者个人主观价值评 判而扭曲事实的真相
第八章表面改性和功能材料精品文档
第二节 表面层压改性
表面层压
表面层压有湿式层压和干式层压，又分为： 挤出层压 热熔层压 共挤出层压 热压粘结层压
1、湿式和挤出层压
（1）湿式层压
以液体胶粘剂将两片膜压合的一种技术。
所使用的胶粘剂有：聚乙烯醇水溶液和聚醋酸乙烯乳液。
（3）容易剥离的涂层
为保护塑料制品表面不受污染和伤害而涂布的体层，不需要 时即可剥离。如印刷电路版制作或平版印刷。
第四节 表面非电解镀改性
通过化学的氧化还原反应，使用还原剂将金属离子变成 金属原子并在坯料上析出而形成镀层，称为非电解镀。
一般，离子化倾向小的金属（金，银，铜）等用还原能力 弱的葡萄糖、甲醛等进行化学镀。比铜难析出的Ni,Co等 离子，要使用还原能力强的次亚磷酸（HPO2H2)、氢化硼 等作还原剂进行化学镀。
4、界面活性剂处理
外部处理：将塑料浸渍在界面活性剂溶液中，形成界面活性剂层。
添加处理：在不改变塑料本性特性的条件下，添加界面活性剂。
5、表面接枝处理
（1）接枝反应
光、高能射线或低温等离子体可引发表面接枝反应。如用 Γ射线照射Al2O3表面，可产生自由基，它能使苯乙烯在 表面聚合，以致改变Al2O3的表面性质。 辐射接枝法有：直接接枝法；预辐射接枝法；和过氧化物接枝法。 A：直接接枝法：
（2）挤出层压
又称挤出涂布或多层重叠结构层压。将聚乙烯、聚丙烯、 乙烯-醋酸乙烯共聚体、离子型聚合物等从挤出机模具内 挤出。利用其所形成的膜呈熔融状态与基材压合粘接， 冷却后为层压制品。
2、共挤出层压
将一种或不同种类的树脂进行加热，使之成为熔融状态， 并在模内部的开口部位挤合而制取多层薄膜的一种方法。
新版材料合成与制备.pdf
第一章绪论1．材料按化学组成可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四类。
2．材料合成与制备是通过一定的途径，从气态、液态或固态的各种不同原材料中得到化学上及性能上不同于原材料的新材料。
研究内容：一是研究新型材料的合成方法；二是研究已知材料的新合成方法、新合成技术，从而指定节能、经济、环保的合成路线及开发新型结构和功能的材料。
3．材料科学与工程的四个基本要素：合成与加工、组成与结构、性质、使用性能。
第二章无机材料合成实验技术1．表征真空泵的工作特性的四个参量：起始压强、临界反压强、极限压强、抽气速率。
2．平衡分离过程：借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。
3．速率分离过程：在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。
4．吸附分离过程：利用混合物中各组分与吸附剂表面结合力强弱的不同，即各组分在固体相（吸附剂）和流体相间的吸附分配能力的差异，使混合物中难吸附组分与易吸附组分得以分离。
特点：①多数吸附剂具有良好的选择性，同时，被吸附组分又可在不同的条件下脱附，方便被吸附组分的分别收集和吸附剂的再生利用；②吸附剂化学稳定性好，分离所得产物纯度高；③吸附与解吸速度快，为快速分离和获得小体积淋洗液创造了条件；④吸附剂价廉易得，实验操作简单；⑤为了增加表面作用位置，吸附剂通常制成多孔结构和大比表面积。
吸附机理：⑴吸附作用机理复杂，包括静电吸附、氢键作用、离子交换、络合作用等多种物理和化学过程；⑵从分子间作用力的观点来看，吸附作用是吸附剂表面的立场与吸附质分子之间相互作用的结果，主要是物理吸附；⑶硅胶、Al2O3表面含有大量羟基及O原子，能与许多物质形成氢键。
氢键和电荷转移相互作用均产生较强的吸附能；⑷极性吸附剂与极性分子之间的吸附力较强，选择性也较高。
第八章-绿色设计
第8章 绿色设计8.1绿色设计概述资源、环境、人口是当今人类社会面临的三大主要问题，特别是环境问题，正对人类社会生存与发展造成严重威胁。
20世纪70年代以来，工业污染所导致的全球性环境恶化达到了前所未有的程度，日益严重的生态危机要求全世界共同采取行动来加强环境保护。
进入90年代以来，各国的环保战略开始经历一场新的转折，全球性的产业结构调整出现了新的绿色战略趋势，这就是向资源利用合理化、废物产生减量化及对环境无污染或少污染的方向发展。
在这种“绿色浪潮”的冲击下，绿色产品逐渐兴起，相应的绿色产品设计方法就成为目前的研究热点。
8.1.1绿色设计的基本概念绿色设计（Green Design ）也称为生态设计(Ecological Design)，绿色设计的示意图如图 8-1所示。
绿色设计基本设计思想是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求资源利用合理化、废物产生少量化，对环境无污染或少污染。
绿色设计是以环境保护为核心的设计过程，它要求在产品的整个生命周期内，着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、环境影响及可拆卸性、可重复利用性等），并将其作为设计的目标，在满足环境目标要求的同时，满足产品应有的功能、使用寿命、经济性和质量等。
绿色设计是一种综合了面向对象技术、并行工程、寿命周期设计等设计方法，包含了产品从概念形成到生产制造、使用乃至废弃后的回收、再用及处理的各个阶段，即涉及到产品的整个生命周期。
传统设计主要是根据用户提出的功能、质量和成本来设计的，图1-1为传统设计流程示意图。
这种设计方法很少考虑能源、资源再生利用以及对生态环境的影响。
制造出来的产品没有有效的管理、处置和再生利用的方法，结果造成了严重的资源污染和环境污染。
这种粗放型传统设计对自然资源的可持续利用和人类生存构成了极大的威胁。
绿色设计在产品整个生命周期中都把产品的绿色程度作为设计目标，在设计过程中，充分考虑产品在原材料获取、生产制造、运输销售、使用及回收处理对环境的各种影响。
材料物理与化学
材料物理与化学材料物理与化学是物理学和化学的交叉领域，研究的对象是材料的物理和化学性质，并通过探究材料的原子结构、晶体结构、电学、磁学、光学和力学等方面的特性，来探究材料的性能、功能和应用。
材料物理与化学具有重要的理论和实验意义，是新材料研究的基础和核心。
第一章：材料物理概述材料物理研究的是材料的物理性质。
物理学是先进基础学科，通过物理学的研究，我们可以深入了解材料的特性和性质，这些性质包括光学、电子、磁学、热学等。
物理学对新材料的研究非常重要，因为它可以对材料的微观结构和宏观性质进行刻画，为新材料的研究和开发提供基础。
第二章：材料化学概述材料化学研究的是材料的化学性质。
化学是研究物质的结构、性质和变化规律的科学，它提供了材料的组成和化学特性的信息。
化学结构对材料的性质和性能产生很大的影响，并且它也是制备出新材料的重要基础。
第三章：材料的基本性质材料的基本性质是温度、压力、密度、热容、热导率、导电率、热膨胀系数、抗磨性等物理化学性质，这些性质是材料在使用中必须了解的性质。
针对这些性质的研究可以进一步探究材料的应用范围和性能。
第四章：材料的物理性质材料的物理性质包括结构、相变、光学、磁学、声学、电学、力学等方面的性质。
这些性质对材料的应用和开发具有重要的意义。
第五章：材料的化学性质材料的化学性质包括化学反应、催化性质、化学表面反应、化学吸附、氧化还原等方面的性质。
这些性质在材料制备、改性和应用中起着重要的作用。
第六章：材料的组织结构材料的组织结构是材料多种性能的基础，它包括晶体结构、非晶固态和化学组成等方面。
通过分析材料的组织结构可以为其后续的应用和开发提供基础。
第七章：新材料的研究和应用新材料是材料科学的重要方向，也是经济社会发展的关键领域。
新材料通常具有独特的物理和化学性质，被广泛应用于先进制造和科技领域。
常见的新型材料有纳米材料、超导材料、生物材料、钙钛矿材料等。
综上所述，材料物理与化学是一个复杂而重要的学科，对于新材料的研究和应用具有重要的意义。
《工业生态学》第八章 面向环境的设计01
模块化设计
每个插座都做成了一个圆形的模块，模块之间虽然彼 此连接，却可以水平方向随意弯折，从而更好的适应不 同的需求。
连接件多，且 多处铆接
易于拆卸维修
合并功能相似或者结构上能够组合的零部件。 优化选用标准件，降低对拆卸工具的要求。
卡扣连接便于装拆
螺纹连接难于装拆
易于拆卸维修
一键开箱，徒手操作
磨砂螺钉，徒手操作
一般螺钉，需螺丝刀
通过拆卸满足用户多种需求
成长椅通过拆卸设计可以满足一个人从小到大，人 体变化的不同需要，延长了产品的使用寿命。
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（1）开发新的环境理念
产品和部件的功能优化：辅助功能的产品所要表 达出来的品质或品味可以用更好、更环保的方式 来实现。
如化妆和香水等物品的包装经常是过度精细，给 人以高贵的感觉，这种目标实际上可以通过智能 化的设计来达到。
2019/7/12
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戴尔(DELL)推出一款迷你型的台式机——Dell Studio Hybrid，个小，丰富多彩和绿色理念。从总体外 观上来说，并不是一个很陌生的形式，一个两头半圆
所遵循的基本准则
环境准则：在产品设计中必须把环境因素作为一个
重要的因素考虑在内，主要包括降低物质消耗、降 低能源消耗、减少废弃物产生、降解生态综合治理 成本等。
费用准则：不仅考虑产品的制造成本，还应把产品 的生态成本和使用成本考虑在内，从而提高产品的 生命力。
所遵循的基本准则
功能准则：充分考虑绿色消费者的需求，并具 备绿色消费者所需要的新功能。
产品在制造和使用过程中不考 虑回收，用完就扔掉
为制造而设计
绿色产品或绿色标志产品
传统产品
产品生态设计新的思想和理念
新材料及其应用的教案
新材料及其应用的教案第一章：新材料的概述1.1 教学目标让学生了解新材料的定义和特点让学生了解新材料的分类和应用领域让学生了解新材料的研究和发展的意义1.2 教学内容新材料的定义和特点新材料的分类和应用领域新材料的研究和发展的意义1.3 教学步骤引入：通过展示新材料的实物或图片，引发学生对新材料的兴趣和好奇心讲解：详细讲解新材料的定义、特点、分类和应用领域，以及新材料的研究和发展的意义互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对新材料的了解和看法第二章：纳米材料2.1 教学目标让学生了解纳米材料的定义和特点让学生了解纳米材料的制备方法和应用领域让学生了解纳米材料的研究和发展的意义2.2 教学内容纳米材料的定义和特点纳米材料的制备方法和应用领域纳米材料的研究和发展的意义2.3 教学步骤引入：通过展示纳米材料的应用实例，引发学生对纳米材料的兴趣和好奇心讲解：详细讲解纳米材料的定义、特点、制备方法和应用领域，以及纳米材料的研究和发展的意义互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对纳米材料的了解和看法第三章：复合材料3.1 教学目标让学生了解复合材料的定义和特点让学生了解复合材料的制备方法和应用领域让学生了解复合材料的研究和发展的意义3.2 教学内容复合材料的定义和特点复合材料的制备方法和应用领域复合材料的研究和发展的意义3.3 教学步骤引入：通过展示复合材料的应用实例，引发学生对复合材料的兴趣和好奇心讲解：详细讲解复合材料的定义、特点、制备方法和应用领域，以及复合材料的研究和发展的意义互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对复合材料的了解和看法第四章：智能材料让学生了解智能材料的定义和特点让学生了解智能材料的制备方法和应用领域让学生了解智能材料的研究和发展的意义4.2 教学内容智能材料的定义和特点智能材料的制备方法和应用领域智能材料的研究和发展的意义4.3 教学步骤引入：通过展示智能材料的应用实例，引发学生对智能材料的兴趣和好奇心讲解：详细讲解智能材料的定义、特点、制备方法和应用领域，以及智能材料的研究和发展的意义互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对智能材料的了解和看法第五章：新材料的发展趋势5.1 教学目标让学生了解新材料的发展趋势让学生了解我国在新材料领域的发展现状和优势让学生了解新材料的发展对我国经济社会的影响5.2 教学内容新材料的发展趋势我国在新材料领域的发展现状和优势新材料的发展对我国经济社会的影响引入：通过展示新材料的最新发展成果，引发学生对新材料发展趋势的兴趣和好奇心讲解：详细讲解新材料的发展趋势，以及我国在新材料领域的发展现状和优势，新材料的发展对我国经济社会的影响互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对新材料发展趋势的看法和想法第六章：新材料的制备技术6.1 教学目标让学生了解新材料制备的基本原理让学生掌握常见新材料制备技术及其优缺点让学生了解新材料制备过程中的关键因素6.2 教学内容新材料制备的基本原理常见新材料制备技术（如化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶-凝胶法等）及其优缺点新材料制备过程中的关键因素（如反应条件、原料选择等）6.3 教学步骤引入：通过展示新材料制备技术的应用实例，引发学生对新材料制备技术的兴趣和好奇心讲解：详细讲解新材料制备的基本原理，常见新材料制备技术及其优缺点，新材料制备过程中的关键因素互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对新材料制备技术的了解和看法第七章：新材料的应用领域7.1 教学目标让学生了解新材料在各个领域的应用实例让学生了解新材料应用对传统产业的影响让学生了解新材料应用对人类生活的影响7.2 教学内容新材料在各个领域的应用实例（如航空航天、电子信息、生物医药等）新材料应用对传统产业的影响新材料应用对人类生活的影响7.3 教学步骤引入：通过展示新材料在各领域的应用实例，引发学生对新材料应用领域的兴趣和好奇心讲解：详细讲解新材料在各个领域的应用实例，新材料应用对传统产业的影响，新材料应用对人类生活的影响互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对新材料应用领域的看法和想法第八章：新材料的安全与环境影响8.1 教学目标让学生了解新材料在生产和应用过程中的安全风险让学生了解新材料对环境的影响让学生掌握新材料安全与环境影响的评价方法8.2 教学内容新材料在生产和应用过程中的安全风险新材料对环境的影响新材料安全与环境影响的评价方法8.3 教学步骤引入：通过展示新材料在生产和应用过程中的事故案例，引发学生对新材料安全与环境影响的关注讲解：详细讲解新材料在生产和应用过程中的安全风险，新材料对环境的影响，新材料安全与环境影响的评价方法互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对新材料安全与环境影响的看法和想法第九章：新材料的政策与产业现状9.1 教学目标让学生了解我国新材料产业的政策环境让学生了解我国新材料产业的发展现状和趋势让学生了解国际新材料产业的发展现状和趋势9.2 教学内容我国新材料产业的政策环境我国新材料产业的发展现状和趋势国际新材料产业的发展现状和趋势9.3 教学步骤引入：通过展示我国新材料产业的政策文件和产业报告，引发学生对新材料产业现状的关注讲解：详细讲解我国新材料产业的政策环境，我国新材料产业的发展现状和趋势，国际新材料产业的发展现状和趋势互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对新材料产业现状的看法和想法第十章：新材料的创新与未来发展10.1 教学目标让学生了解新材料创新的途径和方法让学生了解新材料未来的发展趋势和挑战让学生激发对新材料未来发展的想象和创造力10.2 教学内容新材料创新的途径和方法（如产学研合作、人才培养等）新材料未来的发展趋势和挑战新材料未来的发展方向（如可持续发展、绿色制造等）10.3 教学步骤引入：通过展示新材料的创新成果和未来概念，引发学生对新材料创新和未来发展的兴趣和好奇心讲解：详细讲解新材料创新的途径和方法，新材料未来的发展趋势和挑战，新材料未来的发展方向互动：组织学生进行小组讨论，让学生分享自己对新材料创新和未来发展的看法和想法重点和难点解析重点环节一：新材料的定义和特点需要重点关注的内容：新材料的定义、特点及其区别。
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第8章 功能信息材料的制备
• 前言
• 近年来，中国信息材料的科技和产业发展取得了很大进展。我 国在无机非线性人工晶体方面研究水平一直保持国际领先地位； 在氮化镓基器件的基础材料和器件技术以及关键装备方面取得突 破性进展；研制出具有自主知识产权且性能指标达到国际先进水 平的金属内电极多层陶瓷电容器；设计并制备了一系列新型有机 复合和有机分子信息存储薄膜，成功地实现了超高密度的信息存 储；光纤预制棒制造核心技术的研制取得重大突破；二维电子气 材料、应变自组装量子点材料及量子点激光器的研究、Ⅲ族锑化 物材料与器件等方面处于国际先进水平；在大晶格失配材料体系 的柔性衬底材料、大功率半导体量子阱激光材料和器件、激光
第8章 功能信息材料的制备
第8章 功能信息材料的制备
• 前言
• 信息材料是信息技术和产业的基础，主要包括微电子材料、光电 子材料、存储和显示材料、光纤传输材料、传感材料、磁性材料、 电子陶瓷材料等。这些材料及其产品支撑着通讯、计算机、家用电 器与网络技术等现代信息产业的发展。目前，信息材料作为基础性 材料已渗透到国民经济和国防科技中各个领域，如以硅为代表的集 成电路用材料是集成电路产业的基础，没有高质量的以硅和砷化镓 等为代表的微电子材料就不可能制造出高性能的电子元器件和集成 电路。21世纪是光电子时代，光电子产业的兴起和发展无不以光电 子材料的发展为基础。例如，砷化镓、磷化铟等化合物半导体材料 的研制成功导致了新型激光器和光探测器的出现；当今世界80％的 信息传输业务由光纤来完成，光纤及其网络技术的进步和普及正在 改变着人类社会的交流和生活方式；存储和显示材料、磁性材料、 电子陶、航空、航天等各个领域。
• 光纤模块、超高亮度黄光橙光发光管材料等方面都取得了具有自 己知识产权的成果。
第8章 功能信息材料的制备
• 前言
• 2003年，我国在光控弯曲材料的研究方面取得了突破性进展， 在世界上首次利用合成的新型高分子液晶薄膜材料，实现了通过 光能驱动控制该材料薄膜沿着任意方向进行反复卷曲；成功“拉” 出了一条具有我国自主知识产权的12英寸掺氮硅单晶；在多孔硅 的研究中取得重要进展，获得稳定的、肉眼可见的蓝光发射；成 功研制大尺寸优质蓝宝石晶体，生长方法、装置、晶体退火工艺 等均拥有自主知识产权，衬底基片尺寸和质量达到国际先进水平； 成功研制电子浆料及厚膜电路制品，其性能达到国外同类产品的 先进水平；成功研制新型半绝缘磷化铟晶片，它的出现对于改善 和提高磷化铟基微电子器件的性能具有重要的意义；启动国家半 导体照明工程，有50多家企业和研发机构得到了“十五”科技攻 关的立项支持，上海、厦门、大连和南昌已经启动国家级半导体 照明产业化基地的建设，60多名海外留学人员回国创业，一批新 企业应运而生。