【文章內(nèi)容簡介】 1960 1970 1980 1990 年 代 300 250 200 150 100 50 2022 信 息 科 學 技 術 信 息 材 料 目前集成電路的特征尺寸達 ，晶片直徑達 到 450mm。 102 1 106 104 108 同軸電纜 一對 12路電話線 第一條電話 同軸電纜與微波系統(tǒng) 通訊衛(wèi)星 光導纖維 1890 1910 1930 1950 1970 1990 2022 2030 2050 年份 不同通訊方式的相對信息量 相 對 信 息 量 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 信 息 科 學 技 術 信 息 材 料 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 信 息 科 學 技 術 信 息 材 料 硅技術 納米器件 分子器件 1940 1960 1980 2022 2020 年代 宏觀 mm 微觀 um 納米 nm 納米發(fā)動機組裝 納米汽車 光導纖維發(fā)展歷程 年代 第一代 波長 （ ?） 模數(shù) 多模 光纖損耗 中繼距離 （ db/km） （ km） 25 810 應用年代 1978 材料 SiO2 第二代 多模 1 1020 1982 第三代 第四代 第五代 單模 單模 單模 單模 2040 80 可達 400 3 104 2500 1983 正在應用 21 世紀 SiO2+Ga,P 多組分玻璃 多組分玻璃 +Er 氟化玻璃 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 信 息 科 學 技 術 信 息 材 料 參數(shù) 年份 1997 1999 2022 2022 2022 2022 IC工藝 /nm 250 180 130 100 70 50 顆粒大小 /nm 125 90 65 50 35 25 2 顆粒密度 /cm ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 信息科學技術－信息材料 硅片表面顆粒度指標 用于傳感器的無機非金屬敏感材料 探測性能 氧含量 濕度 酸度 壓力 溫度 電壓 PTC 熱敏電阻 化學 光學 原理 體離子導電 表面離子導電 表面化學反應 壓電 熱電 晶界面隧道 晶界面相變 表面電子導電 光電阻 材料 Zr1χCaO2χ MgCr2O4TiO2 IrO2χ PbZr1χTiχO3 PbZr1χTiχO3 ZnOBi2O3 Ba1χCeχTiO3 ZnOCuO CdS 信 息 科 學 技 術 信 息 材 料 新型二次電池 252 244 321 240 791 697 120 181 189 160 345 377 PbO2 NiOOH NiOOH NiOOH S LiCoO2 Pb Cd Zn MH Na LiC6 鉛酸電池 鎳鎘電池 鋅鎳電池 鎳氫電池 硫鈉電池 鋰電池 比能量 /AhKg1 比容量 /AhKg1 電壓 /V 電性能（理論值） 正極 物質 電池系列 負極 物質 新能源科學技術 新能源材料 典型的二次電池體系 鋰電池的應用 固體氧化物 堿性 磷酸 熔融碳酸鹽 質子交換膜 新能源科學技術 新能源材料 燃料電池 生物醫(yī)用 材料 生物陶瓷 氧化鋁、氧化鋯、 磷酸鈣、碳素 …… 醫(yī)用高分子 醫(yī)用聚乙烯、 聚氨酯、聚硅氧烷 …… 生物衍生材料 豬心瓣膜、再生膠原、 殼聚糖、凝膠 …… 醫(yī)用復合材料 羥基磷石灰增強聚乙烯 碳纖維增強聚乳酸 …… 生物科學技術 生物醫(yī)用材料 醫(yī)用金屬及合金 醫(yī)用不銹鋼 醫(yī)用鈷基合金 醫(yī)用鈦及鈦合金 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 生物科學技術 生物醫(yī)用材料 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 空間科學技術 空間技術用材料 比常規(guī)鋁合金減輕結構材料質量 比常規(guī)鋁合金減輕結構材料質量 使液氫和液氧貯箱比 比常規(guī)鋁合金減輕結構材料質量 抗拉強度比電鑄鎳提高 滿足泵殼體及渦輪殼體成形要求 分別與 Incoloy903和 MarM246相當 滿足液氫泵誘導輪成形要求 減輕發(fā)動機機架結構質量 比鎳基高溫合金渦輪盤減輕 結構質量 性能分別與 BHC2 BHC16相當 性能分別與 BHJI BHJI6相當 1）高強輕質鋁合金 2）高性能碳 環(huán)氧復合材料 1）高強可焊 AlLi合金 2）高性能碳 環(huán)氧復合材料 1）電鑄鎳錳合金材料 2） GH4169合金材料 3）新型高溫合金材料 4）低溫（ 253℃ ）鈦合金 5）高強鈦合金薄壁管材 6） Ti3Al及其復合材料 1）新型不銹鋼材料 2）新型鑄造不銹鋼材料 箭體結構 推進劑貯箱 液氫 液氧 火箭發(fā)動機 液氧 煤油 火箭發(fā)動機 技術要求 材 料 應用部位 空間科學技術 空間技術用材料 新一代運載火箭對新材料的要求 1997 1978 1972 1976 1977 1998 1993 F22 F16 F/A18A/B 蘇 27CK F15 新殲 殲 8Ⅲ 第四代 第三代 第二代 代 機型 首飛 材料類別 15 41 5 39 49 12 15 24 64 3 3 30 60 15 10 15 85 2 10 3 55 2 24 19 鋁合金 鈦合金 鋼 其他 空間科學技術 空間技術用材料 為滿足戰(zhàn)斗機的使用要求，鈦合金取代鋁合金，成 為機體結構材料的主體。 戰(zhàn)斗機機體結構材料用材用量分布 碳纖維復合材料 高模碳纖維、鋁蜂窩夾心 高模碳纖維 鋁蜂窩 5A06（ LF06）鋁鎂合金 2A12T4高強鋁合金 ZM5鎂合金 TC4 TB2 天線反射器 太陽能電池陣結構 承力筒 蜂窩夾層板結構 返回艙 儀器艙 相機支架 氣球、球底、支架 表面張力箱 材 料 結 構 空間科學技術 空間技術用材料 我國通訊衛(wèi)星采用的主要結構材料 1990 2022 2050 1 趨勢 增長 00億 62億 全球氣溫變暖 (氣溫上升 1186。C，海平面上升 20cm) 廢棄物問題 ( 氣溫上升 3186。C， 海平面上升 60cm) 石油與天然氣枯竭 世 界 人口 礦物資源枯竭 食物短缺 2100 年份 人類面臨的資源和環(huán)境問題 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 生態(tài)環(huán)境材料科學技術 全球氣溫顯著變暖 礦產(chǎn)品年產(chǎn)量 單位 億噸 萬噸 萬噸 萬噸 萬噸 萬噸 萬噸 萬噸 噸 噸 不變消耗速度計可采年限 204 348 32 47 145 115 32 24 23 73 保有儲量 115819 礦產(chǎn) 鐵礦 鋁土礦 鉛礦 鋅礦 鎳礦 鎢礦 錫礦 銻礦 金礦 銀礦 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 生態(tài)環(huán)境材料科學技術 我國主要礦產(chǎn)的開采年限（ 2022統(tǒng)計） 能源、健康 …… 工業(yè)原料 工程材料 產(chǎn)品設計 制造裝配 再生循環(huán) 分類 /再制 造 制備 原材料 礦產(chǎn) 制備 開采 農(nóng)業(yè)、建筑、環(huán)境 國防、信息、交通 廢料 材料的全生命循環(huán)周期 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 生 態(tài) 環(huán) 境 材 料 科 學 技 術 新材料技術是高技術發(fā)展的基礎 資源能源消耗最小 回收利用 使用性能最佳 各 種 材 料 礦產(chǎn) 資源 污染排放最少 生態(tài)環(huán)境材料科學技術 廢棄物可再生 改進材料體系及其制備技術實例 廢料循環(huán)使用 通用合金、通用