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数字生活中的缤纷新材料

发布时间:2009-08-27

  

  试想过你的生活缺少了数字是什么概念吗?那将是一个混乱的世界,无论是你的手机号码、你的身份证号码、还是你家的门牌号,这些全部都是用数字表达的!电子游戏、电子邮件、数码音乐、数码照片、多媒体光盘、网络会议、远程教学、网上购物、电子银行和电子货币……几乎一切的东西都可以用0和1来表示。电脑和互联网的出现让人们有了更大的想象和施展的空间,大家的生活就在这简单的“0”“1”之间变得丰富起来、灵活起来、愉悦起来……数字生活已成为信息化时代的特征,它改变着人类生活的方方面面,在此背后,隐藏着新材料的巨大功勋,新材料是数字生活的“幕后英雄”。

  计算机是数字生活中的重要设备,它们是以大规模集成电路为基础建造起来的,而这些集成电路都是由半导体材料做成的,Si片是第一代半导体材料,集成电路中采用的Si片必须要有大的直径、高的晶体完整性、高的几何精度和高的洁净度。

  在液晶显示技术中采用的液晶材料早已在手表、计算器、笔记本电脑、摄像机中得到应用。

  由于因特网和多媒体技术的迅速发展,人类要处理、传输和存储超高信息容量达太(兆兆)数字位(Tb,1012bits),超高速信息流每秒达太位(Tb/s),可以说人类已经进入了太位信息时代。

  由于有了低阈值、低功耗、长寿命及快响应的半导体激光器,使光纤通信成为现实。光纤所传输的光信号是由激光器发出的,常用的为半导体激光器,所用材料为GaAs、GaAlAs、GaInAsP、InGaAlP、GaSb等。在接受端所用的光探测器也为半导体材料。缺少光导纤维,光通信也只能是“空言无补”。低损耗的光学纤维是光纤通信的关键材料,目前所用的光学纤维传感材料主要有低损耗石英玻璃、氟化物玻璃和Ga2S3为基础的硫化物玻璃和塑料光纤等,1公斤石英为主的光纤可代替成吨的铜铝电缆。光纤通信的出现是信息传输的一场革命,信息容量大、重量轻、占用空间小、抗电磁干扰、串话少、保密性强,是光纤通信的优点。光纤通信的高速发展为现代信息高速公路的建设和开通起到了至关重要的作用。

  除了有线传播外,信息的传播还采用无线的方式。在无线传播中最引人注目的发展是移动电话。在手机中广泛采用的高频声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)及体声波BAW(Bulk Surface Acoustic Wave)器件中的压电材料为a-SiO2、LiNbO3、LiTaO3、Li2B4O7、KNbO3、La3Ga5SiO14等压电晶体及ZnO/Al2O3和SiO2/ZnO/DLC/Si等高声速薄膜材料,采用的微波介质陶瓷材料则集中在BaO-TiO2体系、BaO-Ln2O3-TiO2(Ln=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd)体系、复合钙钛矿A(B1/3B¢2/3)O3体系(A=Ba,Sr;B=Mg,Zn,Co,Ni,Mn;B¢=Nb,Ta)和铅基复合钙钛矿体系等材料上。

  随着智能化仪器仪表对高精度热敏器件需求的日益扩大,以及手持电话、掌上电脑PDA、笔记本电脑和其它便携式信息及通信设备的迅速普及,进一步带动了温度传敏电阻.

  

  随着科技的发展,大规模集成电路将迎来深亚微米(0.1mm)硅微电子技术时代。由于光子的速度比电子速度快得多,光的频率比无线电的频率高得多,为提高传输速度和载波密度,信息的载体由电子到光子是必然趋势。随着信息材料由电子材料、微电子材料、光电子材料向光子材料发展,将会出现单电子存储器、纳米芯片、量子计算机、全光数字计算机、超导电脑、化学电脑、生物电脑和神经电脑等纳米电脑,将会极大地影响着人类的数字生活。

  本世纪以来,以数字化通信(Digital Communication)、数字化交换(Digital Switching)生活(Digital Life)正在向大家招手,一步步地向大家走来。当享受数字生活的同时,饮水思源,请不要忘记为此作出巨大贡献的功臣——绚丽多彩的新材料世界!

宋树丰

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