材料科学信息材料市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

信息材料,制作人：张,时间：11月24日,Information material,第1页,信息材料,信息技术,信息介绍,FIRST,THIRD,目 录,A,SECOND,第2页,信息介绍,FIRST,第3页,在自然界，宇宙中射电源不停地向宇宙空间发射电波。,这种电波是射电源存在信息,花卉应季荣衰是寒暑交替信息,，经过,天气预报获取,气象信息,，能够合理地安排生产、,生活。,人们经过电视、电话、报刊等各种媒体，每时都在获取、加工、传递、利用大量信息,在学校工作中，采集学习材料、学习文件是,获取信息,；处理相关调查数据是,处理信息,；得出结论并公布消息是,传递信息,信息介绍,T,可见,，信息起源于客观世界，范围广大，含有一定利用价值，可经过载体为人们所获知，用来指导人类认识世界、改造世界,第4页,广义上,，,信息,是客观事物相联络，反应客观事物运动状态，经过 一定物质载体被发出、传递和感受，对接收对象思维产生影响并用来指导接收对象行为一个描述可,经过文字、图像、声音、符号、数据等为人类获知,知识。,本质上,，,信息是反应现实世界运动、发展和改变状态及规律信号与,消息。,T,信息含义,第5页,信息技术,SECOND,第6页,广义而言,，,信息技术是指能充分利用与扩展人类信息器官功效各种方法、工具与技能总和。,该定义强调是从哲学上阐述信息技术与人本质关系。,中义而言,，,信息技术是指对信息进行 采集、传输、存放、加工、表示各种技术之和。,该定义强调是人们对信息技术功效与过程普通了解。,狭义而言,，,信息技术是指利用计算机、网络、广播电视等各种硬件设备及软件工具与科学方法，对文图声像各种信息进行获取、加工、存放、传输与使用技术之和。,该定义强调是信息技术当代化与高科技含量。,基本含义,T,第7页,信息材料,THIRD,第8页,1,2,3,信息材料定义,信息材料就是指与当代信息技术相关、用于,信息,获取,、,存放、处理,、,传输,和,显示材料。,当代信息技术对各种信息搜集、存放、处理、传递和显示是经过各种信息功效器件来实现，,而信息功效器件又是以各种信息材料为主组成。,信息处理材料是制造信息处理器件如晶体管和集成电路材料。当前使用最多是硅。,砷化镓也是一个主要信息处理材料。,信息材料,T,第9页,信息获取材料,1,2,3,4,信息传输材料,信息储存材料,信息显示材料,信息材料,T,5,信息处理材料,信息,获取,传感器,信息,传输,光纤,信息存放器,信息显示器,第10页,信息搜集材料,是指用于信息,传感和探测,一类对,外界信息敏感,材料,在外界信息如力、热、光、磁、电、化学或生物信息影响下，这类材料,物理或化学性质,(,主要是电学性质,),会发生对应改变,，经过测量这些改变可方便准确地探测、接收和了解外界信息改变。,信息传感材料主要包含,力敏传感材料、热敏传感材料、光敏传感材料、磁敏传感材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、生物传感材料等。,信息,获取,材料,T,第11页,热敏传感材料,是指对温度改变含有灵敏响应材料,主要是电阻随温度显著改变半导体热敏电阻陶瓷。,依据电阻温度系数正负，可分为,正温度系数,(BaTiO3,、,V2O5,为基热敏陶瓷,),和,负温度系数,(,过渡金属氧化物为基热敏陶瓷,),热敏材料两类。,热敏传感材料,T,热敏,PTC,传感器,热敏,NTC,传感器,第12页,湿敏材料,是,指电阻值随环境温度增加而显著增大或降低一些材料。当前，陶瓷湿敏材料和高分子湿敏材料应用,较多,。,陶瓷,湿敏材料主要有,MgCr2O3,系、,ZnCr2O3,系和,MnWO4,、,NiWO4,等。,高分子湿敏材料是指吸湿后电阻率或介电常数会发生改变高分子电解质膜，,如吸湿性树脂、硝化纤维系高分子膜。,湿敏材料,T,高分子湿敏元件,陶瓷湿敏元件,第13页,气敏材料,是对气体敏感，电阻值会随外界气体种类和浓度改变材料，如,SnO2,、,ZnO,、,Fe2O3,、,ZrO2,、,TiO2,和,WO2,等,n,型或,p,型金属氧化物半导体,。,气敏材料用于制作气敏传感器，吸附气体后载流子数量改变将造成表面电阻率改变，进而对气体种类和浓度进行探测。,气敏传感材料,T,第14页,磁敏电阻材料,是指含有磁性各向异性效应磁敏材料。,这类材料在磁化方向平行电流方向时，阻值最大；在磁化方向垂直于电流方向时，阻值较小。,改变磁化方向与电流方向夹角，即可改变磁敏电阻材料阻值。,强磁性簿膜磁敏电阻材料主要是,NiCo,和,NiFe,合金薄膜,，可制备磁敏二极管或三极管，灵敏度高、温度特征好，可用于磁场测量。,磁敏电阻材料,T,磁敏直线位移传感器,磁敏电阻器,第15页,信息传递材料是用于各种通信器件能够用来传递信息材料,。它类别很多，其中光纤通信、微波通信和,GSM,蜂窝移动电话通信是当前使用最为广泛一些,通信,方式，这里主要,介绍光纤材料。,信息传递材料,T,第16页,光纤通信则是将统计声音电信号变成,光信号,，经过,玻璃纤维,把光信号传输到对方，最终又把光信号转变成电信号。,光纤通信含有通信容量大，节约铜资源等优点,，成为,21,世纪通信主流技术，光纤材料也成为主要光传输材料。,光导纤维,T,第17页,光导纤维,T,光纤是由折射率高,纤芯,和折射率低,包层,组成圆柱形光波导介质。,纤芯是将入射光线传输到接收端，芯和包层交界面,(,折射率差,),使光线无法透过，组成光壁，确保芯导光,。,要使光线在芯部正常导光，须使入射光线在纤芯和光壁间产生全反射，如,A,所表示。,当入射光线发生光折射，无法实现光导,，,如图所,示。,第18页,石英光纤,含有资源丰富、化学性能稳定、膨胀系数小等优点，,是当前得到大规模应用光纤。,光纤,纤芯是纯度到达,99.9999%,SiO,2,，其余成份为,改变材料折射率极少许掺杂,，如,GeO,2,、,P,2,O,5,、,B,2,O,3,、含氟化合物等。,外包层是由纯石英和掺氟低折射率材料组成,。,石英,光纤,T,第19页,在,通信和图像传输方面，高分子光导纤维应用日益增多，,工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调整、光学传感器,等。,光纤,透光性好，,传输中损耗较低、容量大、抗干扰、保密性好、重量轻、抗潮湿及抗腐蚀等特点,，广泛应用于长距离通信，如海底光缆等,。,光纤应用,T,医学应用,光导纤维,内窥镜可导入心脏和脑室，测量心脏中血压、血液中氧饱和度、体温等。用光导纤维连接,激光手术刀已,在临床应用，并可用作光敏法治癌。,第20页,信息存放材料,是指用来制作各种信息存放器一些能够,统计和存放,信息,材料,在外加物理场（如电场、磁场、光照等）影响下，信息存放材料发生,物理或化学改变,，实现对信息,存放,假如储存材料在一定强度外场作用下，能快速从改变后状态返回原先状态，,那么这种储存是可逆,主要,介绍,磁光储存材料，全息存放材料,01,02,03,04,信息存放材料,T,第21页,磁统计,材料可方便地进行,数据存放和读取工作。,磁性,存贮器含有,容量大、成本低,等优点；,磁统计,装置可将统计下来信号进行放大或缩小，使科研中数据处理更为方便灵活；,磁卡,可用于存取款、图书保留以及乘坐交通工具票证等，方便人们生活。,磁统计材料,光存放材料,将要,存放信息、模拟量或数字量，经过调制激光聚焦到统计介质上，使,介质光照微区发生物理或化学改变实现统计,，这就是信息写入。,读出,信息时，低功率密度激光扫描信息轨道，,反射光经过光电检测器检测、解调取出所要信息,。,磁光存放材料,T,第22页,磁光存放材料,T,高存放密度：普通光盘单面可存放,640,兆字节；高密度,DVD,光盘容量在,8G,以上。,非接触式读、写信息：非接触式读、写不会让光学头或盘面磨损、划伤，并能自由更换光盘。,长,存放寿命：,磁盘存放信息普通为,2-3,年，光盘存放信息寿命最少在,10,年以上,。,低信息位价格：,光盘,(,或衬盘,)易于大量复制，容量大,，所以存放单位信息价格低廉。,第23页,这种,技术利用了人类掌握激光技术，让用户拍摄出完整三维影像成为可能，真实反应了拍摄物体全部信息，而不是过去只表达物体一面二维数据。在基础原理上，全息存放与全息摄影完全相同，,一样是利用了光干涉原理,。与其它存放技术不一样，全息存放技术并不但仅利用介质表面，,它经过在整个存放介质内统计干涉图案来存放数据,，这些干涉图案是由两束激光在某种晶体上相交来,改变材料光学特征,所形成,。,特点：,（,1,）存放密度高，容量大。,（,2,）数据传输速率高和存取时间短,（,3,）高冗杂度,（,4,）存放可靠性高,全息存放材料,T,第24页,信息显示,材料,主要是指,用于阴极射线管和各类平板显示器件一些发光显示,材料,。,按照,显示原理分类、信息显示材料主要可分为,液晶显示材料,(LCD),、等离子体显示材料,(PDP),、阴极射线管显示材料,(CRT),、场发射显示材料,(FED),、真空荧光显示材料、无机电致发光显示材料和有机电致发光显示材料,等,。,信息显示材料,T,第25页,1,2,3,液晶显示材料,液晶显示材料,(LCD),T,液晶含有晶体一样各向异性，也含有液体流动性,。在分子序列中，液晶分子含有和一维和二维远程有序，介于理想液体和晶体之间。,液晶流动性表明液晶分子间作用力微弱,，改变液晶分子取向排列所需外力很小，几伏电压就可改变，,所以液晶显示含有低电压、微功耗特点,；,液晶分子结构决定液晶含有较强各向异性，,稍微改变液晶分子取向就能显著改变液晶光学和电学性能。,第26页,液晶显示材料,T,液晶分子排列方式也能够影响液晶性能。,液晶分子按照排列方式不一样，,可分成近晶相、向列相和胆甾相三大,类,液晶相和分子排列：,(a),向列相，,(b),胆甾相，,(c),近晶相,第27页,液晶分子排列方式,T,近晶相,：棒状分子分层排列，分子在层内按分子长轴方向相互平行，可垂直或倾斜于层平面。,分子只能在层内转动或滑动，不能在层间移动。这类液晶粘度很大,，普通不用于液晶显示。,向列相,：棒状分子不分层，分子能够转动，向各个方向滑动，只在分子长轴方向保持平行排列。,这类液晶粘度较小，流动性很好,，是显示用液晶主要类型。,胆甾相,：棒状分子分层排列，,层内分子相互平行，相邻两层分子长轴方向略有改变,，旋转一定角度，分子沿层法线方向排列成螺旋状结构。,第28页,应用实例,T,第29页,信息处理材料,T,信息处理材料,是指用于对电信号或光信号进行检波、倍频、混频、限幅、开关、放大等信号处理一类信息材料，,主要,有,Si,、,Ge,等半导体材料，,GaAs,系列、,InP,系列、,GaN,系列半导体材料，,SiO,2,等氧化物材料，微波铁氧体材料等。,碳化硅材料,硅材料,第30页,单晶硅,T,Si,是单一元素半导体，,含有力学强度高，结晶性能好等特点,，在自然界中有丰富储量。,自然界中石英砂、硅酸盐不含有半导体性质，其中含有大量杂质，,须经过提纯才能显示半导体性质。,电子级硅通常含有,多晶结构,，大大降低电子运动速度和寿命，严重影响器件频率特征，,需把硅拉制成单晶形式,。,第31页,碳化硅,T,军事,工业、飞机发功机和宇航等产业要求研制在,500-600,范围内工作电子器件。,半导体,Si,器件工作温度一股不超出,200,。,为,提升半导体器件工作温度，应选禁带大，高温性能稳定,SiC,高温半导体材料，,能隙宽度在,2.39eV,至,3.33eV,范围内改变。,第32页,谢谢观看,Thank you for watching,第33页,