有机功能材料与器件课件
1.功能材料概论 PPT课件

1.1.2 功能材料的概念
功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化 等作用后具有特定功能的材料。
在国外,常将这类材料称为功能材料(Functional Materials)、特种材料(Speciality Materials)或精细材料 (Fine Materials)。
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功能材料涉及面较广,具体包括光、电功能,磁功 能,分离功能,形状记忆功能等等。
根据材料所要求的性能不同,材料设计可以从电子、光子 出发.也可从原子、原子集团出发,可以从微观、显微到宏观
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一、金属功能材料设计
金属功能材料按性能分主要包括磁性、电性、力学、声 学、热学、光学、化学、生物功能材料和特种功能材料。
金属功能材料的功能设计主要有以下两个方面。 (1)寻找具有特定功能的金属材料。 (2)利用各种金属材料的特性,制备符合使用要求的合金。
输
材
输
入
料
出
材料的功能显示过程是指向材料输入某种能量,经 过材料的传输或转换等过程,再作为输出而提供给外部 的一种作用。
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功能材料按其功能的显示过程又可分为 一次功能材料和二次功能材料。
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A、一次功能
当向材料输入的能量和从材料输出的能量属于 同一种形式时,材料起到能量传输部件的作用。材料 的这种功能称为一次功能。 以一次功能为使用目的的材料又称为载体材料。
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一般认为,新材料有晶须材料、非晶材料、超 塑性合金、形状记忆材料、功能陶瓷、功能有机材 料、超导材料、碳纤维、能量转换材料等。
新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。
功能材料被誉为--2l世纪人类文明的重要支柱
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1. 绪论
随着时代的发展,人类将进入一个信息时代。为了 解决生产高速发展以及由此所产生的能源、环境等一系 列的问题,更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、 功能性的产品,以获得各种优良的综合性能。近年来新 型功能材料层出不穷,得到了突破性的进展。
有机高分子光电功能材料与器件

有机高分子光电功能材料与器件
有机高分子光电功能材料与器件是一类应用广泛的材料,其中包括了有机发光二极管、有机太阳能电池、有机场效应晶体管等,这些器件都具备较高的电光转换效率和较低的制造成本,因而受到了广泛的关注。
有机高分子光电功能材料与器件的制备是一个比较复杂的过程,需要经过多个步骤。
首先,需要选取适合的有机高分子材料,这些材料既要具备较高的电导率和发光效率,又需要耐光性好,稳定性高,易加工等特点。
其次,在制备过程中还需要使用一些添加剂,如共聚物等,来提高材料的性能和可加工性。
在制备器件前,需要对材料进行表征和性质测试,例如利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等手段来分析材料的光学性质;利用扫描电镜、原子力显微镜等手段来观察材料形貌和微观结构等。
最后,才是制备器件的过程。
例如,在制备有机发光二极管时,需要将有机高分子材料涂覆在透明的ITO导电膜上,在其中加入一些掺杂分子,这样可以改变有机高分子的导电性质和荧光颜色。
制作好电极后,通过在电极之间加上适当的电压,就可以将有机高分子材料激发出荧光,从而实现发光二极管的发光效果。
总之,有机高分子光电功能材料与器件是一项非常重要的研究领域,它在显示、照明、能源等领域有广泛的应用前景。
在日后的研究中,我们还需要不断优化制备工艺,提高材料的性能和设备的转换效率,以更好地满足实际应用的需求。
《功能材料》课件

化学气相沉积是利用气态 物质在加热的基材表面发 生化学反应,生成固态沉 积物的制备方法。
电化学沉积是利用电解液 中的离子在电极上发生氧 化还原反应,生成固态沉 积物的制备方法。
溶胶-凝胶法是利用溶液 中的前驱体在加热条件下 发生水解和缩聚反应,形 成凝胶,再经过干燥和热 处理得到固态产物的方法 。
生物法
应用领域拓展挑战
虽然功能材料在某些领域已经得到了广泛应用, 但在其他领域的应用还比较有限,需要进一步拓 展其应用领域。
功能材料的发展前景
01
02
03
广泛应用
随着科技的不断发展,功 能材料的应用领域将越来 越广泛,如能源、环保、 医疗、航空航天等。
创新发展
未来功能材料将不断涌现 出新的品种和性能更优的 材料,如新型高温超导材 料、纳米材料等。
产业升级
随着功能材料产业的不断 发展,将促进相关产业升 级和转型,如智能制造、 新能源等。
THANKS
谢谢
利用功能材料实现高效储能, 如锂离子电池和超级电容器。
电子信息领域
总结词
功能材料在电子信息领域中具有广泛 的应用,涉及集成电路、显示技术、 通信技术等。
集成电路
利用功能材料制造微电子器件,实现 高速、低功耗的集成电路。
显示技术
利用功能材料制造液晶显示器、有机 发光二极管显示器等显示器件。
通信技术
利用功能材料实现高速、大容量的通 信传输,如光纤通信和5G通信。
生物医学领域
总结词
功能材料在生物医学领域中具有重要应用,涉及 医疗器械、药物传递、生物成像等。
药物传递
利用功能材料实现药物的靶向传递和控释,提高 药物的疗效和降低副作用。
ABCD
有机光电功能材料讲座第三讲121页PPT

Functional Materials
Magnetic materials Semiconductor spintronics Fuel cells and related technologies
Terahertz technologies (太赫,相当于百亿赫)
Piezoelectric, pyroelectric and ferroelectric materials Gallium nitride materials, devices and applications DNA nanofabrication Direct write materials Organic polymer electronics – the next revolution
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塑料晶体管
Printable transistor and its building blocks
7
Highlight in materials science
The smallest T.V. screen in the would.
8
有机电子学 Organic electronics
Organic Light Emitting
12
Nano-Materials 纳米材料
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New Foresight Report on Functional Materials
Six new foresight reports have been published by the IOM's Foresight Materials Panel, including "Functional Materials - Future Directions" and, "Smart Materials for the 21st Century". NPL have contributed to the Functional Materials report which includes recommendations on the following areas -
功能材料第一章功能材料概论PPT

焊接加工
通过熔融连接将两个材料连接在一起,适用于金 属材料的连接。
表面处理技术
表面涂层技术
通过涂覆一层或多层涂层来改变 材料表面的性质,以提高耐腐蚀 、抗氧化、耐磨等性能。
表面改性技术
通过物理或化学手段改变材料表 面的化学成分、晶体结构和表面 形貌等性质,以提高表面硬度、 降低摩擦系数等性能。
04
环保化
随着环保意识的提高,功能材料的生产和使用需要更加注 重环保,如使用可再生资源、降低能耗和排放等。
智能化
功能材料正朝着智能化方向发展,如智能材料、自适应材 料等,这些材料能够根据环境变化做出响应,具有很高的 应用价值。
复合化
多种材料的复合使用已成为一种趋势,通过不同材料的组 合,可以获得单一材料无法达到的综合性能。
未来发展方向
01
新材料研发
不断探索和研发新的功能材料,提 高其性能和应用范围。
环保化发展
注重功能材料的环保性能,推动其 可持续发展。
03
02
智能化发展
加强功能材料的智能化研究,开发 更多具有智能响应的材料。
复合化发展
加强多种材料的复合研究,获得更 多具有综合性能的材料。
04
THANKS
感谢观看
环保领域
总结词
功能材料在环保领域的应用主要涉及空气净化、水处理、土 壤修复等方面。
详细描述
功能材料如吸附剂、催化剂、光催化剂等,能够有效降低污 染物排放和提高环境质量,对于解决全球环境问题具有重要 意义。
05
功能材料的发展趋势与挑战
发展趋势
高性能化
随着科技的不断进步,对功能材料的性能要求也越来越高 ,如更高的强度、硬度、耐热性、耐腐蚀性等。
功能材料介绍PPT

从功能上看,材料可以分为结构材料和功能材料。
结构材料—通常指具有力学承载功能的材料。体积 较大,常被称为第一代材料。如建筑材料、机械制造材料, 用于制造工具、机器、车辆,修建房屋、桥梁、道路等。
另一类材料是功能材料。功能材料的概念最早由美国 的Morton与1965年提出。
功能材料——指具有光、电、磁、声、热、化学、生 物等特定功能和性质的材料。用于非承载目的,涉及面很 广。如电阻及导电材料、磁性材料、介电材料、发光材料、 光电材料、电极材料、压电材料、声光材料、电光材料、 磁光材料、超导材料、智能材料、仿生材料等。利用他们 可以制造具有记录、储存、信息传输等功能元器件,在电 子、激光、光电、通信、生物医学等许多新技术领域有广 泛应用。
1、按材料的物理化学属性(化学键、成分):
无机功能材料 有机功能材料
金属功能材料 无机非金属功能材料(玻璃、陶瓷)
复合功能材料(高分子基、金属基、陶瓷基复性、电性、光学、力学、声学、化学、生物医学、 核功能材料及功能转换材料等。
进一步细分:如光学功能材料包括非线性光学材料、 发光材料、红外材料、感光材料、激光材料等。功能 转换材料包括压电材料、光电材料、热电材料、磁光 材料、电光材料、声光材料、磁致伸缩材料等。
功能材料课件ppt课件

通过物理方法将固体材料转化为气态,再沉积到基材上,如真空镀膜 。
溶胶-凝胶法(Sol-Gel)
通过控制化学反应,将前驱体溶液转化为凝胶,再经过热处理制备功 能材料。
化学合成法
通过化学反应将简单物质转化为复杂物质,如合成高分子材料、复合 材料等。
加工技术
机械加工
激光加工
利用机械力对材料进行切削、磨削等加工 ,以获得所需形状和尺寸的零件或产品。
包括材料的反射率、透射率、折射率 等。这些性能决定了材料在光学设备 和器件中的使用效果。
热性能
包括材料的热导率、热膨胀系数、比 热容等。这些性能决定了材料在热设 备和系统中的使用效果。
03
功能积(CVD)
利用气态物质在固体表面上的化学反应来制备功能材料,如薄膜、涂 层等。
绿色化
随着环保意识的增强,功能材料的制备和应用过程需要更 加注重环保和可持续发展,如使用可再生资源、降低能耗 和减少废弃物排放。
智能化
通过先进的制备技术和结构设计,实现功能材料的智能化 ,如自适应、自修复、自感知等特性,以满足复杂环境和 动态变化的需求。
生物医学应用
功能材料在生物医学领域的应用越来越广泛,如用于药物 传递、组织工程和生物成像等,为医疗健康领域的发展提 供有力支持。
实例
高温超导材料
高温超导材料是指在一定温度下具有超导 性的材料,可用于制造超导线圈、超导电 缆等。
石墨烯
石墨烯是一种新型的二维材料,具有高导 电性、高导热性、高强度等特性,可用于 制造电子元器件、电池电极等。
生物可降解塑料
生物可降解塑料是指在特定条件下能够被 微生物分解为无害物质的塑料材料,可用 于替代传统塑料,减少环境污染。
有机功能材料

比目鱼为了更好的潜伏在海底近距离攻击猎物,改变身体外表颜色与周围环境浑然一体;变色蜥蜴可以将身体变成粉红色、蓝色、红色、桔红色、黄色、绿色、黑色、褐色等而更吸引异性;佩龙树蛙能够将身体变成灰色、褐色、黄色、白色等融入自然环境而不被狩猎者发现。
人类观察自然界中的变色现象,并加以利用,例如士兵用树叶进行伪装,人们四季穿不同颜色的衣服追求舒适,变色眼镜可以保护人的眼睛等。
随着科技的进步,我们已能够有越来越多的方式实现变色,其中变色材料的研究和应用得到广泛的关注。
变色性是指在外界激发源的作用下,一种物质或一个体系发生颜色循环变化的现象。
目前,对于变色材料研究最为广泛的就是光致变色和电致变色光致变色(Photochromism)是指光作为外界的激发源的变色,通常说来就是指材料在适当波长的光照射下可进行特定的化学反应或物理效应,从一个形态转变为另一形态,由于结构变化导致吸收光谱发生明显的变化,而在另一波长的光照射或热的作用下,材料又能恢复到原来的形态图1-1光致变色反应及其吸收光谱示意图1.1.1光致变色材料的分类经过近几十年的发展,科学家已经发现了多种类型的光致变色材料,各种材料的变色机理不尽相同,尤其是无机材料与有机材料存在明显的区别。
无机材料的变色机理主要是电子的转移,有机材料相对复杂一些,包括化学键的断裂与生成、顺反异构体的变化、质子分子内的转移等。
目前,对有机光致变色材料的研究主要集中在俘精酸酐、螺吡喃、席夫碱、二芳基乙烯等类化合物上。
1.1.2光致变色的应用变色前后的化学及物理性质的差异是变色材料应用的基础。
对于光致变色材料来说这些性质包括:吸收光谱、荧光光谱、折光率、氧化还原电位、偶极矩、粘度、旋光性质等,研究人员根据这些性质在光照前后的差异设计不同的应用。
目前,光致变色材料所报道的应用以其改变的物理性质来分,主要集中在基于光物理性质的应用和基于电化学性质的应用。
1.1.2.1基于光物理性质的应用1.1.2.2基于电化学性质的应用第二章含三苯胺单元查尔酮化合物的合成及性能研究三苯胺衍生物是重要的空穴传输材料,作为电致变色材料往往仅使用在聚合物中,合成含三苯胺单元的小分子,并将其制作合适的器件,测试其是否可以作为电致变色材料是本章的主要目的。
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在科学研究方面,以分子制造、 跨尺度化学、神经电子学、软机 器人为核心研究方向 在团队建设方面,我们是以黄维 院士为大师引领、有我来主持工 作的,共有12名老师组成的团 体 在平台建设方面依托重点实验室 培养基和先进材料研究院以及材 料科学与工程学院,建设超分子 光电子平台(分子合成、纳米组 装、高分子材料和有机器件四个 部分)! 在人才培养方面,教学成果一等 奖、小平创新团队、挑战杯一等 奖 在社会服务方面,在加上SFX商 业化步伐,与试剂百灵威合作!
Basic Picture for everyone and everything
——Society–life– methodology–knowledge
Qian Xuesen’s Question “Why do our schools always fail to nurture outstanding talents?”
Smart Technology
• Smart Building and Car
Artificial Skin-Sensors and Actuators
Robotics and Roy
• Kirobo 和 Mirata 一样,都拥有语音识别能力、自然语 言处理能力、速度合成系统和面部识别能力,具备逼真 的肢体语言。它们将参与到世界上首次人和机器人之间 的太空对话试验,另外也能在地球上和孩子一起互动。
• Methodology
• Knowledge
• 系统:画象人生-点@球 • 波粒二象性:分形与四元结构
SFX-方法论-人生观-价值观
• 知识点-SFX in Organic Electronics • 方法论-一个实践的总结,偶然反应,其他现象、规律的发现,自然 之道 • 人生观-二分法-成功与失败的教训总结,劣势翻转之人才 • 价值观-Service是你的价值,contribution 是你的荣誉,社会框架
CMSOD@IAM-重要进展
• 1)有机半导体共性问题之一: 有机半导体分子设计的基础原理 探索以及应用 – 1.1)SFX-based OLEDs – 1.2)PVK-PF-based PLEDs and Polymer Memory • 2)有机器件共性问题之二:溶 液加工工艺方面探索及其水相加 工技术 • 3)有机器件共性问题之三:器 件电极材料以及柔性器件
• 疾病 早期 诊断, • 远程 医疗, • 靶向 药物 治疗, • 病人 看护
国防安全 and Climate change
Carbon/Plastic electronics in 21st Century
Nanote chnolog y
Inform ation
Carbon
Nature products
科技道德行于天下,文化! 2014-07-19清晨于青岛-解令海
Next Generation Science Standards
• • • • • • • • / E:\XLH-2014-NJ\XIE-Society\001_教学成果奖 002_Next Generation Science Standards-NGSS There are three ways to view the standards: View the NGSS in Disciplinary Core Idea (DCI) Arrangements View the NGSS in Topic Arrangements View and Search the NGSS performance expectations individually The NGSS are composed of the three dimensions from the NRC Framework. Click on the links to the left and see the videos below to learn more about the standards.
In the 21st century, carbon become a key element for the application of information technology.???Biomedicine
Progress in Polymer Science综述文章转载
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在21世纪, 碳成为重要 的信息技术 载体,如果 能把握机会 将重现曾经 美国硅谷辉 煌历程!
• Basic Picture of Organic Molecules • Summary and Assign Homework
Introduction of CMSOD@IAM
自我介绍- CMSOD@IAM团队
•
科学 研究 平台 建设 团队
•
CMSOD
@IAM 人才 培养 服务 社会
建设
•
• 《有机化学》(孔祥文,陈平,解令 海,朱佩珣,化学工业出版社,2010 年2月,ISBN: 978-7-122-07037-1)
《有机化学》教材获“国家十二五规划教材”
人才培养的成果 -林进义博士及其小平团队
SFX及其OLED材料中试研发
• SFX及其OLED材料形成公开十余项专利,目前SFX正在 江苏方圆环球显示技术(盐城)有限公司中试研发。
Conceptual Shifts in the Next Generation Science Standards
Self-similar Epistemology
• Starting from mathematics
Social Networks
当今科学研究与原始创新模式
???
科学 技术
文化
Functional Organic Materials & Devices, FOM&D
Outline- FOM&D
• WHY Should You Learn FOM&D –Materials and information • What do FOM&D consists of • Basic relation with other course –The basic courses for FOM&D • Basic requirement and others
5
Nature Materials
研究亮点
以“可记忆的聚合 物”为题,指出了 解令海和他的同事 论证了第一个基于 构象转变的有机半 导体非易失性闪存 器件。
VIP评价:Highlighted by Nature Materials and Nature (Asia Materials)
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有机纳米片及其绿色水相薄膜工艺
Organic Electronics
$5 / ft2 Low Capital 10 ft x Roll to Roll Flexible Plastic Substrate Ambient Processing Continuous Direct Printing
Silicon
$100 / ft2 $1-$10 billion < 1m2 Rigid Glass or Metal Ultra Cleanroom Multi-step Photolithography
Frontispieces
• 水相加工方法:基于二维纳米片 的高质量薄膜; • 实现了WORM(一次写入多次读 取)型电存储; • 为有机电存储器件的环境友好工 艺提供一条全新、有效的途径。 Adv. Mater. 2013 doi: 10.1002/adma.201301280.
7
尝试螺环芳烃(SAH)写入教材
Information Age——Big Data
• Everything is Everywhere Cloud, Social Service Platform, Mobile • Boundaryless Workplace
后摩尔时代IC的挑战与机遇
• How to challenge by nanotechnology and organic systems
中国能源需求急剧 攀升,已超美国。
1990
2000
2010
2020
2030
27
/oiaf/ieo/index.html
Energy— 清洁能源
发展太阳能发电技术是解决未来能源问题的最佳方案!
水利发电 潮汐发电
太阳能发电 风能发电 核能发电
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Health and Medicine
– Society–Life–Methodology–Knowledge
• Functional Organic Materials & Devices, FOM&D
– Function-Organics-Materials-Devices – Difference from Organic Electronics – Basic Reference and Requirements
The chance in CHINA
Passion. Curiosity. Excellence. Integrity
Basic Picture for Everyone
• 南邮与信息时代:硬件-操作 软件-应用软件-业务 • Society • Life
– 文明-宗教-哲学-科学-技术经济 – 无米之炊-一盘散沙-宏伟蓝 图-梦想成真 – 自然辩证法到自由王国 – SFX、材料
C. W. Tang et al, Organic electroluminescence diode, Appl Phys Lett 1987, 51, 913; 2011 Wolf prize winner.
Flexible Products