材料与社会发展-第十讲
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传达出来的信号和消息。它一般泛指
我们所说的消息、情报、指令、数据
及信号等周围环境的知识。
信息的主要特征
• 可传递性和共享性 • 信息必须依附于载体 • 信息的可处理性 • 信息的时效性
信息时代的特征
信息量大爆炸 信息传递非常快捷 信息处理十分迅速
光子学 光电子学
量化标志为3T
2020/12/9
光通信速率：> 1T bits/s 计算机速度：> 1T bits/s 光盘存储密度：>1T bits/in2
6
信息成为最为重要的战略资源
伊拉克战争 非对称性
信息产业上升为最重要的产业
微软 苹果
信息网络成为社会的基础设施
WTO 全球化 一体化 地球村
信息高速公路(Information Highway)
1992年，前美国副总统阿尔·戈尔提出美国信息高速公路法案。 1993年9月，美国政府宣布实施一项新的高科技计划――“国家信
人们早就知道了喷气航空发动机比螺旋桨航空发动机有 很多优点，但由于没有材料能承受喷射出燃气的高温， 使这种理想只能是空中楼阁。直到1942年制成了镍基耐 热合金这种新材料，才使喷气发动机的制造得以实现。
同样，如果没有1970年制成的使光强度衰减降低到可以 实用的光导纤维，也不会有现代的光通信；
如果不能制成高纯度大直径的硅单晶，就不会有高度发 展的集成电路，也不会有今天如此先进的计算机和一切 电子设备（如iphone手机）。
人类生活水平进一步提高
科学技术进一步发展
材料是
现代文
世界人口迅速增长
明的重 要支柱
资源加速枯竭 生态环境不断恶化
对材料科学领域提出了更高的要求
材料分类
利用其力学性质，要求在使用
微电子信息处理即对电子电路中的信息电流、电压等信号进 行接收、发射、转换、放大、调制、解调、运算、分析等处 理，以获取有用的信息。
光电子信息处理包括光的发射、传输、调制、转换和探测等， 而光电子信息处理材料则是基于光信号的发射、传输、调制、 转换和探测的一类材料。
世界上第一台电子计算机 埃 尼 阿 克 （ ENIAC ） 。 1946 年 诞 生 于 美 国 的 宾 夕 法 尼亚大学。
信息技术
信息技术: 是指信息的获取、处理、传输、
存储和显示的技术，即人们对信
息的获取、处理和应用的能力。
信息技术
信息获取技术 信息处理技术 信息传输技术 信息存储技术 信息显示技术
人类史上的五次信息技术革命
语言的使用
口耳相传 便于信息传输和收集
文字的使用
易于存储 克服时间局限
Βιβλιοθήκη Baidu
造纸术和印刷术的应用 存储空间 传播范围
息基础设施”（NII），旨在以因特网为雏形，兴建信息时代的高 速公路――“信息高速公路”，使所有的美国人方便地共享海量的 信息资源。
信息高速公路实质上是高速信息电子网络：能给用户随时提供大量 信息，由通信网络、计算机、数据库以及日用电子产品组成的完备 网络体系。开发和实施信息高速公路计划，不仅促进信息科学技术 的发展，而且有助于改变人们的生活、工作和交往方式。
例：太阳能是目前人类受惠最大的自然资源。但太阳能 是低值能源，只能达到1KW/m2,且转换率只10-20%。要提 高发电效率,必须从集热体、半导体材料方向进行突破。 （太阳能电池材料中目前最大量应用的是硅太阳能电池。 单晶硅光电池光电转换效率高，但材料价格较贵。多晶 硅光电池效率只达13％，半导体GaAs的转换效率可达20 ％～28％。采用多层复合结构，通过选择性吸收涂层和 光谱转换涂层可进一步提高转换效率。IBM公司研制的 多层复合太阳能电池，转换效率高达40％）
• 结构材料 条件下能承受一定的载荷。 • 功能材料
通过光、电、磁、声、热、湿、 气、生物等特性而完成特定功
能的材料。
材料的功能性
• 光学功能材料 • 电学功能材料 • 磁学功能材料 • 声学功能材料 • 热学功能材料 • 生物医学功能材料
信息材料
指用于信息的获取、存储、处理、传输和显示的微电子 材料和光电子材料，是信息技术基础和先导。信息材料 领域的每一次创新都会推动信息技术和产业向前发展。
电报、电话、广播、电视的发明与普及应用 速度 容量 时空界限
计算机的普及应用和计算机与现代通信技术的结合
信息技术的应用
网上学校、现代远程教育 自动取款机、可视电话、远程诊疗 信息高速公路、 “地球村” 网上购物、信息检索、电子邮件
20世纪以来，信息技术经历：
电子学和微电子学技术 光电子学技术 光子学技术
大家好
材料与社会发展
第十讲 材料与信息技术 材料学院 王林军
• 信息时代 • 信息技术 • 信息材料
信息时代
人类社会时代变迁：
农业时代 工业时代 信息时代
劳动，土地密集
机器、工厂为主
不再以体能和机械能为主， 而是以智能为主
信息、物质（材料）和能源构成世界的三大要素
信息: 是人类的一切生存活动和自然存在所
光通信系统材料: 低损耗光纤（光导纤维：高纯石英 掺杂P、Ge等元素→氟化物玻璃光导纤维）、化合物半 导体激光器、大屏幕显示等相关材料的研制是其发展的 基础和核心。
电子工业数千亿的全球市场，90%的市场份额是硬件及 其相关材料。
新能源技术：如受控核聚变、太阳能利用、地热发电、 磁流体发电、氢能贮存等方面的发展，很大程度上取决 于新材料研制和开发。
信息材料
信息获取材料 信息处理材料 信息传输材料 信息存储材料 信息显示材料
信息处理技术及材料
信息处理工具
古代：中国——简单的计算工具： 算筹——算盘 西方：计算尺是主要的计算工具， 机械式计算机——穿孔卡片计算 机——继电器计算机——1946年电 子计算机的诞生。
信息处理材料
信息处理材料主要指用于对电信号或光信号进行检波、倍频、 混频、限幅、开关、放大等信号处理的器件的一类信息材料， 包括微电子信息处理材料和光电子信息处理材料。
信息的载体 电子 信息的载体 电子和光子 信息的载体 光子
信息材料
概述
能源、信息和材料是现代文明的三大支柱， 而材料又是一切技术发展的物质基础。
存储器材料的变迁大致可分为四个阶段：由1955年的存 储器为水银延迟线1963年的存储器为具有方形磁滞特 性的铁氧体磁心1970年涂敷的氧化铁粉（磁盘）近 10年光存储技术（可擦写光盘的介质材料有磁光型和相 变型两类）
我们所说的消息、情报、指令、数据
及信号等周围环境的知识。
信息的主要特征
• 可传递性和共享性 • 信息必须依附于载体 • 信息的可处理性 • 信息的时效性
信息时代的特征
信息量大爆炸 信息传递非常快捷 信息处理十分迅速
光子学 光电子学
量化标志为3T
2020/12/9
光通信速率：> 1T bits/s 计算机速度：> 1T bits/s 光盘存储密度：>1T bits/in2
6
信息成为最为重要的战略资源
伊拉克战争 非对称性
信息产业上升为最重要的产业
微软 苹果
信息网络成为社会的基础设施
WTO 全球化 一体化 地球村
信息高速公路(Information Highway)
1992年，前美国副总统阿尔·戈尔提出美国信息高速公路法案。 1993年9月，美国政府宣布实施一项新的高科技计划――“国家信
人们早就知道了喷气航空发动机比螺旋桨航空发动机有 很多优点，但由于没有材料能承受喷射出燃气的高温， 使这种理想只能是空中楼阁。直到1942年制成了镍基耐 热合金这种新材料，才使喷气发动机的制造得以实现。
同样，如果没有1970年制成的使光强度衰减降低到可以 实用的光导纤维，也不会有现代的光通信；
如果不能制成高纯度大直径的硅单晶，就不会有高度发 展的集成电路，也不会有今天如此先进的计算机和一切 电子设备（如iphone手机）。
人类生活水平进一步提高
科学技术进一步发展
材料是
现代文
世界人口迅速增长
明的重 要支柱
资源加速枯竭 生态环境不断恶化
对材料科学领域提出了更高的要求
材料分类
利用其力学性质，要求在使用
微电子信息处理即对电子电路中的信息电流、电压等信号进 行接收、发射、转换、放大、调制、解调、运算、分析等处 理，以获取有用的信息。
光电子信息处理包括光的发射、传输、调制、转换和探测等， 而光电子信息处理材料则是基于光信号的发射、传输、调制、 转换和探测的一类材料。
世界上第一台电子计算机 埃 尼 阿 克 （ ENIAC ） 。 1946 年 诞 生 于 美 国 的 宾 夕 法 尼亚大学。
信息技术
信息技术: 是指信息的获取、处理、传输、
存储和显示的技术，即人们对信
息的获取、处理和应用的能力。
信息技术
信息获取技术 信息处理技术 信息传输技术 信息存储技术 信息显示技术
人类史上的五次信息技术革命
语言的使用
口耳相传 便于信息传输和收集
文字的使用
易于存储 克服时间局限
Βιβλιοθήκη Baidu
造纸术和印刷术的应用 存储空间 传播范围
息基础设施”（NII），旨在以因特网为雏形，兴建信息时代的高 速公路――“信息高速公路”，使所有的美国人方便地共享海量的 信息资源。
信息高速公路实质上是高速信息电子网络：能给用户随时提供大量 信息，由通信网络、计算机、数据库以及日用电子产品组成的完备 网络体系。开发和实施信息高速公路计划，不仅促进信息科学技术 的发展，而且有助于改变人们的生活、工作和交往方式。
例：太阳能是目前人类受惠最大的自然资源。但太阳能 是低值能源，只能达到1KW/m2,且转换率只10-20%。要提 高发电效率,必须从集热体、半导体材料方向进行突破。 （太阳能电池材料中目前最大量应用的是硅太阳能电池。 单晶硅光电池光电转换效率高，但材料价格较贵。多晶 硅光电池效率只达13％，半导体GaAs的转换效率可达20 ％～28％。采用多层复合结构，通过选择性吸收涂层和 光谱转换涂层可进一步提高转换效率。IBM公司研制的 多层复合太阳能电池，转换效率高达40％）
• 结构材料 条件下能承受一定的载荷。 • 功能材料
通过光、电、磁、声、热、湿、 气、生物等特性而完成特定功
能的材料。
材料的功能性
• 光学功能材料 • 电学功能材料 • 磁学功能材料 • 声学功能材料 • 热学功能材料 • 生物医学功能材料
信息材料
指用于信息的获取、存储、处理、传输和显示的微电子 材料和光电子材料，是信息技术基础和先导。信息材料 领域的每一次创新都会推动信息技术和产业向前发展。
电报、电话、广播、电视的发明与普及应用 速度 容量 时空界限
计算机的普及应用和计算机与现代通信技术的结合
信息技术的应用
网上学校、现代远程教育 自动取款机、可视电话、远程诊疗 信息高速公路、 “地球村” 网上购物、信息检索、电子邮件
20世纪以来，信息技术经历：
电子学和微电子学技术 光电子学技术 光子学技术
大家好
材料与社会发展
第十讲 材料与信息技术 材料学院 王林军
• 信息时代 • 信息技术 • 信息材料
信息时代
人类社会时代变迁：
农业时代 工业时代 信息时代
劳动，土地密集
机器、工厂为主
不再以体能和机械能为主， 而是以智能为主
信息、物质（材料）和能源构成世界的三大要素
信息: 是人类的一切生存活动和自然存在所
光通信系统材料: 低损耗光纤（光导纤维：高纯石英 掺杂P、Ge等元素→氟化物玻璃光导纤维）、化合物半 导体激光器、大屏幕显示等相关材料的研制是其发展的 基础和核心。
电子工业数千亿的全球市场，90%的市场份额是硬件及 其相关材料。
新能源技术：如受控核聚变、太阳能利用、地热发电、 磁流体发电、氢能贮存等方面的发展，很大程度上取决 于新材料研制和开发。
信息材料
信息获取材料 信息处理材料 信息传输材料 信息存储材料 信息显示材料
信息处理技术及材料
信息处理工具
古代：中国——简单的计算工具： 算筹——算盘 西方：计算尺是主要的计算工具， 机械式计算机——穿孔卡片计算 机——继电器计算机——1946年电 子计算机的诞生。
信息处理材料
信息处理材料主要指用于对电信号或光信号进行检波、倍频、 混频、限幅、开关、放大等信号处理的器件的一类信息材料， 包括微电子信息处理材料和光电子信息处理材料。
信息的载体 电子 信息的载体 电子和光子 信息的载体 光子
信息材料
概述
能源、信息和材料是现代文明的三大支柱， 而材料又是一切技术发展的物质基础。
存储器材料的变迁大致可分为四个阶段：由1955年的存 储器为水银延迟线1963年的存储器为具有方形磁滞特 性的铁氧体磁心1970年涂敷的氧化铁粉（磁盘）近 10年光存储技术（可擦写光盘的介质材料有磁光型和相 变型两类）