傳感器材料中科大

傳感器材料中科大第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.1電學(xué)功能材料材料按照其導(dǎo)電性可分為：導(dǎo)體絕緣體介于二者之間的半導(dǎo)體。

第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.1.1導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料按導(dǎo)電機(jī)理可分為電子導(dǎo)電材料和離子導(dǎo)電材料兩大類金屬材料，引線鍵合工藝中所用導(dǎo)電絲主要有金絲、銅絲和鋁絲。通用高分子材料與各種導(dǎo)電性物質(zhì),如金屬粉、炭黑等通過填充復(fù)合、表面復(fù)合等方式可以制成:導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電纖維織物、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電膠粘劑及透明導(dǎo)電薄膜等。

第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.1.2絕緣材料介電材料又叫電介質(zhì)，是以電極化為特征的材料。具有壓電效應(yīng)的材料叫做壓電材料，通過壓電材料可以將機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換。鐵電材料是一種特殊的介電材料，即具有電疇和電滯回線，通常稱為鐵電體。第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.1.3半導(dǎo)體材料硅(Si)是當(dāng)前微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，預(yù)計(jì)其統(tǒng)治地位至少到21世紀(jì)中葉都不會改變。一維量子線、零維量子點(diǎn)材料是一種人工構(gòu)造(通過能帶工程實(shí)施)的新型半導(dǎo)體材料，是新一代量子器件的基礎(chǔ)。半導(dǎo)瓷的半導(dǎo)化機(jī)理，在于陶瓷材料成分中化學(xué)計(jì)量比的偏離或雜質(zhì)缺陷對晶粒的影響，以及施主和受主在晶界形成的界面勢壘。熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC)兩大類。。氧化鋅晶體具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)。室溫下滿足化學(xué)計(jì)量比的純凈氧化鋅應(yīng)是絕緣體，但由于本征缺陷的存在，使之具有n型電導(dǎo)，而攙雜使電導(dǎo)率產(chǎn)生巨大變化。第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.2磁學(xué)功能材料主要有磁性材料、有機(jī)磁體和磁電材料。第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.2.1磁性材料磁性材料是指常溫下表現(xiàn)為強(qiáng)磁性的亞鐵磁性和鐵磁性材料。按其不同特點(diǎn)又可分為軟磁（如矽鋼片）、硬磁（磁鐵）、鐵氧體（高頻磁芯）等材料。第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.2.2有機(jī)磁體有機(jī)磁性化合物主要可以分為復(fù)合型和結(jié)構(gòu)型兩大類：復(fù)合型有機(jī)磁性化合物主要是以有機(jī)化合物(主要是指高分子樹脂)為基體，加入各種磁粉經(jīng)混合成形而制得的具有磁性的復(fù)合體系。結(jié)構(gòu)型的有機(jī)磁性化合物，目前大多數(shù)只在低溫下才具有鐵磁性，現(xiàn)在尚處于研究階段，理論基礎(chǔ)也還沒有完善。第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.2.3磁電材料材料在外加磁場作用下產(chǎn)生自發(fā)極化或者在外加電場作用下感生磁化強(qiáng)度的效應(yīng)稱為磁電效應(yīng)，具有磁電效應(yīng)的材料稱為磁電材料。從磁電效應(yīng)定義可知：磁電材料能夠直接將磁場轉(zhuǎn)換成電場，也可以把電場直接轉(zhuǎn)換為磁場。

第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.3光學(xué)功能材料所謂光功能材料就是指在外場如力、聲、熱、電、磁、光等場的作用下，其光學(xué)性質(zhì)會發(fā)生改變的材料。主要包括磁光、聲光、電光、壓光及激光材料。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.3.1透光和導(dǎo)光材料透光材料包括透可見光（波長0.39～0.76μm）、紅外光（波長1～1000μm）和紫外光（波長0.01～0.4μm）的材料。光纖材料，又稱為光波導(dǎo)纖維材料。按傳輸模式不同，可分為單模光纖和多模光纖。按光纖材料的組分可分為石英光纖、多組分氧化物玻璃光纖、非氧化物玻璃光纖、晶體光纖和高聚物光纖。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.3.2發(fā)光材料發(fā)光材料品種很多，按激發(fā)方式發(fā)光材料可以分為：①光致發(fā)光材料。②電致發(fā)光材料。③陰極射線致發(fā)光材料。④熱致發(fā)光材料。⑤等離子發(fā)光材料。⑥有機(jī)發(fā)光材料。第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.3.3激光材料激光材料包括激光工質(zhì)材料、激光調(diào)Q材料、激光調(diào)頻材料和激光偏轉(zhuǎn)材料。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.3.4光調(diào)制用材料按照控制光束的不同作用機(jī)理，光調(diào)制用材料又可分為電光材料、磁光材料和聲光材料三種。電光效應(yīng)是在外加電場作用下，物體的光學(xué)性質(zhì)所發(fā)生的各種變化的統(tǒng)稱。在磁場的作用下，物質(zhì)的電磁特性(如磁導(dǎo)率、磁化強(qiáng)度、磁疇結(jié)構(gòu)等)會發(fā)生變化，使光波在其內(nèi)部的傳輸特性(如偏振狀態(tài)、光強(qiáng)、相位、傳輸方向等)也隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁光效應(yīng)。超聲波在透明媒質(zhì)中傳播時(shí)，媒質(zhì)折射率發(fā)生空間周期性變化，使通過媒質(zhì)的光線發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為聲光效應(yīng)。第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五圖2-1法拉第效應(yīng)示意圖第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五圖2-2克爾效應(yīng)示意圖第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.3.5光電材料光電材料是能把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊活惸芰哭D(zhuǎn)換功能材料，如光電子發(fā)射材料（電視攝像管、光電倍增管）、光電導(dǎo)材料（如光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管）和光電動(dòng)勢材料（太陽能電池）。第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.4熱功能材料熱功能材料有熱電材料，磁熱材料和高溫材料等。

第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.4.1熱電材料所謂熱電材料就是一種將熱能和電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的功能材料，如溫差電動(dòng)勢材料（如熱電偶）、熱電導(dǎo)材料（如熱敏電阻）和熱釋電材料（如紅外與熱成像探測器）。熱電效應(yīng)是Seebeck效應(yīng)、Peltier效應(yīng)以及Thompson效應(yīng)的總稱，這三個(gè)效應(yīng)不是獨(dú)立的，三者可以通過Kelvin關(guān)系式聯(lián)系在一起。具有自發(fā)極化的晶體，由于在晶體發(fā)生溫度變化時(shí)，產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)，因而稱為熱釋電晶體。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.4.2磁熱材料磁熱作用（MagnetocaloricEffect，MCE）于1881年被發(fā)現(xiàn)，它是磁性材料在交變的磁場下溫度變化的一種物理現(xiàn)象。第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.4.3高溫材料耐火材料是指耐火度大于1580℃的無機(jī)非金屬材料。它是所有高溫裝置所必需的重要基礎(chǔ)材料。國內(nèi)中溫應(yīng)變片多采用康銅；350℃范圍多用卡碼應(yīng)變電阻合金；550℃用Fe-Cr-Al高溫應(yīng)變電阻合金；750℃以上用Fe-Cr-Al和鉑鎢高溫應(yīng)變電阻合金。第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.5生物體功能材料自然界存在許多具有優(yōu)良力學(xué)性質(zhì)的生物自然復(fù)合材料，如木、竹、軟體動(dòng)物的殼及動(dòng)物的骨、肌腱、韌帶、軟骨等。第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.5.1生物材料生物材料必須具備以下幾方面條件：第一是生物相容性；第二是生物適應(yīng)性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性；第三是良好的物理性能。根據(jù)材料屬性，生物材料又可以分為以下五類：生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料、生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料或稱生物陶瓷、生物醫(yī)用復(fù)合材料和生物衍生材料。第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.5.2仿生材料幾十億年的進(jìn)化歷程使得自然界生物體某些部位巧奪天工，具有特殊性質(zhì)，給人研究仿生材料以啟迪。把仿生技術(shù)用到材料設(shè)計(jì)、制造中以便獲得接近或超過生物材料優(yōu)異性能的新材料，或用天然生物合成的方法獲得所需材料。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五圖2-3雞蛋殼截面結(jié)構(gòu)示意圖第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期五2.6特殊功能材料正在發(fā)展中的具有特殊性能或特殊用途的一