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晶体的基本类型有几种

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2022-12-30 18:42:16

晶体的基本类型有几种

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2026-04-13 10:52:44

这个问题解答起来有点麻烦,因为有不同的分类方法。

如果按功能分,晶体有20 种之多,如半导体晶体、磁光晶体、激光晶体、电光晶体、声光晶体、非线性光学晶体、压电晶体、热释电晶体、铁电晶体、闪烁晶体、绝缘晶体、敏感晶体、光色晶体、超导晶体以及多功能晶体等。

以上来自下文(读读挺有意思的,真心的希望能够帮助你!):

晶体学和晶体材料研究的进展2006-09-13 12:51 随着计算机技术和激光技术的发展, 人类已经走进了崭新的光电子时代而实现这一巨大变化的物质基础不是别的, 正是硅单晶和激光晶体。可以断言, 晶体材料的进一步发展, 必将谱写出人类科技文明的新篇章。

一、人类对晶体的认识过程及有关晶体的概念

1. 人类对晶体的认识过程

什么是晶体? 从古至今, 人类一直在孜孜不倦地探索着这个问题。早在石器时代, 人们便发现了各种外形规则的石头, 并把它们做成工具, 从而揭开了探求晶体本质的序幕。之后,经过长期观察,人们发现晶体最显著的特点就是具有规则的外形。1669 年, 意大利科学家斯丹诺(Nicolaus Steno) 发现了晶面角守恒定律, 指出在同一物质的晶体中,相应晶面之间的夹角是恒定不变的。接着,法国科学家阿羽依(Rene Just Haüy) 于1784 年提出了著名的晶胞学说, 使人类对晶体的认识迈出了一大步。根据这一学说,晶胞是构成晶体的最小单位,晶体是由大量晶胞堆积而成的。1885 年, 这一学说被该国科学家布喇菲(A.Bravais) 发展成空间点阵学说, 认为组成晶体的原子、分子或离子是按一定的规则排列的, 这种排列形成一定形式的空间点阵结构。1912 年, 德国科学家劳厄(Max van Laue) 对晶体进行了X射线衍射实验, 首次证实了这一学说的正确性, 并因此获得了诺贝尔物理奖。

2. 晶体的概念

具有空间点阵结构的物体就是晶体, 空间点阵结构共有14 种。例如, 食盐的主要成份氯化钠(NaCl) 具有面心立方结构, 是一种常见的晶体。此外, 许多金属(如钨、钼、钠、常温下的铁等) 都具有体心立方结构, 因而都属于晶体。值得注意的是, 在晶体中, 晶莹透明的有很多, 但是, 并不是所有透明的固体都是晶体, 如玻璃就不是晶体。这是因为, 组成玻璃的质点只是在一个原子附近的范围内作有规则的排列, 而在整个玻璃中并没有形成空间点阵结构。

3. 天然晶体与人工晶体

晶体分成天然晶体和人工晶体。千百年来, 自然界中形成了许多美丽的晶体, 如红宝石、蓝宝石、祖母绿等,这些晶体叫做天然晶体。然而,由于天然晶体出产稀少、价格昂贵,从19世纪末, 人们开始探索各种方法来生长晶体, 这种由人工方法生长出来的晶体叫人工晶体。到目前为止, 人们已发明了几十种晶体生长方法, 如提拉法、浮区法、焰熔法、坩埚下降法、助熔剂法、水热法、降温法、再结晶法等。利用这些方法,人们不仅能生长出自然界中已有的晶体, 还能制造出自然界中没有的晶体。从红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫到各种混合颜色, 这些人工晶体五彩纷呈, 有的甚至比天然晶体还美丽。

4. 晶体的共性

由于具有周期性的空间点阵结构, 晶体具有下列共同性质: 均一性, 即晶体不同部位的宏观性质相同各向异性, 即晶体在不同方向上具有不同的物理性质自限性, 即晶体能自发地形成规则的几何外形对称性, 即晶体在某些特定方向上的物理化学性质完全相同具有固定熔点内能最小。

5. 晶体学

除了对晶体的结构、生长和一般性质的研究, 人们还探索了有关晶体的其它问题, 从而形成了晶体学这门学科。其主要研究内容包括5 个部分: 晶体生长、晶体的几何结构、晶体结构分析、晶体化学及晶体物理。其中, 晶体生长是研究人工培育晶体的方法和规律, 是晶体学研究的重要基础晶体的几何结构是研究晶体外形的几何理论及内部质点的排列规律, 属于晶体学研究的经典理论部分, 但是, 近年来5 次等旋转对称性的发现, 对这一经典理论提出了挑战晶体结构分析是收集大量与晶体结构有关的衍射数据、探明具体晶体结构及X射线结构分析方法的晶体化学主要研究化学成分与晶体结构及性质之间的关系晶体物理则是研究晶体的物理性质, 如光学性质、电学性质、磁学性质、力学性质、声学性质和热学性质等。

二、晶体的性能、应用及进展

一位物理学家说过: “晶体是晶体生长工作者送给物理学家的最好的礼物。”这是因为,当物质以晶体状态存在时, 它将表现出其它物质状态所没有的优异的物理性能, 因而是人类研究固态物质的结构和性能的重要基础。此外, 由于能够实现电、磁、光、声和力的相互作用和转换, 晶体还是电子器件、半导体器件、固体激光器件及各种光学仪器等工业的重要材料, 被广泛地应用于通信、摄影、宇航、医学、地质学、气象学、建筑学、军事技术等领域。

按功能来分,晶体有20 种之多,如半导体晶体、磁光晶体、激光晶体、电光晶体、声光晶体、非线性

光学晶体、压电晶体、热释电晶体、铁电晶体、闪烁晶体、绝缘晶体、敏感晶体、光色晶体、超导晶体以及多功能晶体等。以下简单介绍其中重要的几种。

1. 半导体晶体

半导体晶体是半导体工业的主要基础材料, 从应用的广泛性和重要性来看, 它在晶体中占有头等重要的地位。半导体晶体是从20 世纪50 年代开始发展起来的。第一代半导体晶体是锗( Ge) 单晶和硅单晶

(Si) 。由它们制成的各种二极管、三极管、场效应管、可控硅及大功率管等器件, 在无线电子工业上有着 极其广泛的用途。它们的发展使得集成电路从只包括十几个单元电路飞速发展到含有成千上万个元件的超大规模集成电路, 从而极大地促进了电子产品的微小型化, 大大提高了工作的可靠性, 同时又降低了成本, 进而促进了集成电路在空间研究、核武器、导弹、雷达、电子计算机、军事通信装备及民用等方面的广泛应用。

目前, 除了向大直径、高纯度、高均匀度及无缺陷方向发展的硅单晶之外, 人们又研究了第二代半导体晶体——Ⅲ—Ⅴ族化合物, 如(CaAs) 、磷化镓( GaP) 等单晶。近来, 为了满足对更高性能的需求,已发展到三元或多元化合物等半导体晶体。在半导体晶体材料中, 特别值得一提的是氮化镓( GaN) 晶体。由于它具有很宽的禁带宽度(室温下为3. 4eV) , 因而是蓝绿光发光二级管(LED) 、激光二极管(LD) 及高功率集成电路的理想材料,近年来在全世界范围内掀起了研究热潮, 成为炙手可热的研究焦点。目前, 中国科学院物理研究所在该晶体的生长方面独辟蹊径, 首次利用熔盐法生长出3mm×4mm的片状晶体 。一旦该晶体的质量得到进一步的提高, 它将在发光器件、光通讯系统、CD 机、全色打印、高分辨率激光打印、大屏幕全色显示系统、超薄电视等方面得到广泛的应用。

2. 激光晶体

激光晶体是激光的工作物质, 经泵浦之后能发出激光, 所以叫做激光晶体。1960 年, 美国科学家Maiman 以红宝石晶体作为工作物质, 成功地研制出世界上第一台激光器, 取得了举世瞩目的重大科学

成就。目前,人们已研制出数百种激光晶体。其中,最常用的有红宝石(Cr :Al 2O3) 、钛宝石( Ti :Al2O3) 、掺钕钆铝石榴石(Nd : Y3Al 5O12) 、掺镝氟化钙(Dy : CaF2) 、掺钕钒酸钇(Nd : YVO4) 、四硼酸铝钕(NdAl 3(BO3) 4) 等晶体。

近年来, 由于新的激光晶体的不断出现以及非线性倍频、差频、参量振荡等技术的发展, 利用激光

晶体得到的激光已涉及紫外、可见光到红外谱区,并被成功地应用于军事技术、宇宙探索、医学、化学

等众多领域。例如,在各种材料的加工上,晶体产生的激光大显身手, 特别是对于超硬材料的加工, 它具有无可比拟的优越性。比如, 同样是在金刚石上打一个孔, 用传统方法需要两小时以上的时间, 而用晶体产生的激光,连0. 1 秒的时间都不用。此外,用激光进行焊接, 可以高密度地把很多电子元件组装在一起, 并能够大大提高电路的工作可靠性, 从而大幅度地减小电子设备的体积。激光晶体还可以制成激光测距仪和激光高度计, 进行高精度的测量。令人兴奋的是, 法国天文台利用具有红宝石晶体的装置, 首次实现了对同一颗人造卫星的跟踪观察实验,精确地测定了这颗卫星到地面的距离。在医学上,激光晶体更是得到了巧妙的应用。它发出的激光通过可以自由弯曲的光导管进行传送, 在出口端装有透镜和外科医生用的手柄。经过透镜, 激光被聚焦成直径仅有几埃的微小斑点, 变成一把无形却又十分灵巧的手术刀, 不但能够彻底

杀菌, 而且可以快速地切断组织, 甚至可以切断一个细胞。对于极其精细的眼科手术, 掺铒的激光晶体是最合适不过的了。这种晶体可以产生近3μm波长的激光, 由于水对该激光的强烈吸收, 导致它进入生物组织后, 只有几微米短的穿透深度, 因此, 这种激光是十分安全的, 不会使患者产生任何痛苦。由于用这种激光可以快速而精确地进行切割, 手术时间极短, 因而避免了眼球的不自觉运动对手术的干扰,保证了手术的顺利进行。此外, 激光电视、激光彩色立体电影、激光摄影、激光计算机等都将是激动人心的激光晶体的新用途。

3. 非线性光学晶体

光通过晶体进行传播时, 会引起晶体的电极化。当光强不太大时, 晶体的电极化强度与光频电场之间呈线性关系, 其非线性关系可以被忽略但是, 当光强很大时, 如激光通过晶体进行传播时, 电极化强度与光频电场之间的非线性关系变得十分显著而不能忽略, 这种与光强有关的光学效应称为非线性光学效应, 具有这种效应的晶体就称为非线性光学晶体。

非线性光学晶体与激光紧密相连, 是实现激光的频率转换、调制、偏转和Q开关等技术的关键材料。当前,直接利用激光晶体获得的激光波段有限, 从紫外到红外谱区, 尚有激光空白波段。而利用非线性光学晶体, 可将激光晶体直接输出的激光转换成新波段的激光, 从而开辟新的激光光源, 拓展激光晶体的应用范围。常用的非线性光学晶体有碘酸锂(α - Li IO3) 、铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15) 、磷酸二氘钾(KD2PO4) 、偏硼酸钡(β- BaB2O4) 、三硼酸锂(LiB3O5)等。其中,偏硼酸钡和三硼酸锂晶体是我国于20 世纪80 年代首先研制成功的, 具有非线性光学系数大、激光损伤阈值高的突出优点, 是优秀的激光频

率转换晶体材料,在国际上引起了很大的反响。另一种著名的晶体是磷酸钛氧钾晶体( KTiOPO4) ,它是迄今为止综合性能最优异的非线性光学晶体, 被公认为1. 064μm和1. 32μm激光倍频的首选材料, 它可以把1. 064μm的红外激光转换成0. 53μm的绿色激光。由于绿光不仅能够用于医疗、激光测距, 还能够进行水下摄影和水中通信等, 因此,磷酸钛氧钾晶体得到了广泛的应用。

4. 压电晶体

当晶体受到外力作用时, 晶体会发生极化, 并形成表面电荷, 这种现象称为正压电效应反之, 当晶体受到外加电场作用时, 晶体会产生形变, 这种现象称为逆压电效应。具有压电效应的晶体则称为压电晶体,它只存在于没有对称中心的晶类中。最早发现的压电晶体是水晶(α- SiO2) 。它具有频率稳定的特性, 是一种理想的压电材料, 可用来制造谐振器、滤波器、换能器、光偏转器、声表面波器件及各种热敏、气敏、光敏和化学敏器件等。它还被广泛地应用于人们的日常生活中, 如石英表、电子钟、彩色电视机、立体声收音机及录音机等。

近年来, 人们又研制出许多新的压电晶体, 如钙钛矿型结构的铌酸锂(LiNbO3) 、钽酸钾( KTaO3)

等,钨青铜型结构的铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15) 、铌酸钾锂( K1 - xLiNbO3) 等以及层状结构的锗酸铋(Bi 12GeO20) 等。利用这些晶体的压电效应,可制成各种器件, 广泛地用于军事上和民用工业, 如血压计、呼吸心音测定器、压电键盘、延迟线、振荡器、放大器、压电泵、超声换能器、压电变压器等。

5. 闪烁晶体

这种晶体在X射线激发下会产生荧光, 形成闪烁现象。最早得到应用的闪烁晶体是掺铊碘化钠(Tl :NaI) 晶体。该晶体的发光波长在可见光区,闪烁效率高, 又易于生长大尺寸单晶, 在核科学和核工

业上得到广泛的应用。20 世纪80 年代初, 中科院上海硅酸盐研究所采用坩埚下降法成功地生长了大尺寸锗酸铋(Bi 4Ge 3O12) 单晶。由于这种晶体阻挡高能射线能力强、分辨率高, 因而特别适合于高能粒子和高能射线的探测, 在基本粒子、空间物理和高能物理等研究领域有广泛的应用, 并已十分成功地用于欧洲核子研究中心L3 正负电子对撞机的电磁量能器上。此后, BaF2 晶体成为又一新型闪烁材料。除了在高能物理中应用之外, 该晶体在低能物理方面已用于正电子湮没谱仪, 使谱仪的分辨率和计数效率

均得到很大的提高。此外, 它还可用于检查隐藏的爆炸物、石油探测、放射性矿物探测、正电子发射层

析照相(简称PET) 等方面,具有良好的应用前景。

6. 声光晶体

当光波和声波同时射到晶体上时, 声波和光波之间将会产生相互作用, 从而可用于控制光束, 如使光束发生偏转、使光强和频率发生变化等, 这种晶体称为声光晶体, 如钼酸铅( PbMoO4) 、二氧化碲(TeO2) 、硫代砷酸砣( Tl 3AsS4) 等。利用这些晶体,人们可制成各种声光器件, 如声光偏转器、声光调Q 开关、声表面波器件等, 从而把这些晶体广泛地用于激光雷达、电视及大屏幕显示器的扫描、光子计

算机的光存储器及激光通信等方面。

7. 光折变晶体

光折变晶体是众多晶体中最奇妙的一种晶体。当外界微弱的激光照到这种晶体上时, 晶体中的载流子被激发, 在晶体中迁移并重新被捕获, 使得晶体内部产生空间电荷场, 然后, 通过电光效应,空间电荷场改变晶体中折射率的空间分布, 形成折射率光栅,从而产生光析变效应。光折变效应的特点是, 在弱光作用下就可表现出明显的效应。例如,在自泵浦相位共轭实验中,一束毫瓦级的激光与光折变晶体作用就可以产生相 位共轭波, 使畸变得无法辨认的图像清晰如初。由于折射率光栅在空间上是非局域的, 它在波矢方向相对于干涉条纹有一定的空间相移, 因而能使光束之间实现能量转换。如两波耦合实验中, 当一束弱信号光和一束强光在光折变晶体中相互作用时, 弱信号光可以增强1 000 倍。此外, 凭借着光折变效应, 光折变晶体还具有以下特殊的性能: 可以在3cm3 的体积中存储5 000幅不同的图像, 并可以迅速显示其中任意一幅可以精密地探测出小得只有10 - 7米的距离改变可以滤去静止不变的图像, 专门跟踪刚发生的图像改变甚至还可以模拟人脑的联想思维能力。因此,这种晶体一经发现,便引起了人们的极大兴趣。

目前, 有应用价值的光折变晶体有钛酸钡(BaTiO3) 、铌酸钾( KNbO3) 、铌酸锂(LiNbO3) 、铌酸锶

钡(Sr1 - xBaxNb2O6) 系列、硅酸铋(Bi 12SiO20) 等晶体。其中,掺铈钛酸钡(Ce :BaTiO3) 是由中国科学院物理研究所于90 年代在国际上首次研制成功的。它的优异性能, 使光折变晶体在理论研究和实用化方面取得突破性进展。当前, 光折变晶体已发展成一种新颖的功能晶体, 在光的图像和信息处理、相位共轭、全息存储、光通讯和光计算机神经网络等方面展示着良好的应用前景。

三、晶体研究的发展趋势

随着人们对晶体认识的不断深入, 晶体研究的方向也逐步地发生着变化, 其总的发展趋势是: 从晶态转向非晶态从体单晶转向薄膜晶体从通常的晶格转向超晶格从单一功能转向多功能从体性质转向表面性质从无机扩展到有机,等等。此外, 鉴于充分认识到晶体结构—性能关系的重要性, 人们已经开始利用分子设计来探索各种新型晶体。而且, 随着光子晶体和纳米晶体的出现和发展, 人类对晶体的认识更是有了新的飞跃。可以相信, 在不久的将来, 晶体的品种将会更多、性能将会更优异、应用范围也将会越来越广。

总之,晶体不仅是美丽的,而且也是有用的。它蕴涵着丰富的内容, 是人类宝贵的财富。但迄今为

止, 人们对它的认识犹如冰山之一角, 还有许多未知领域等待着我们去探索。

(王皖燕 中国科学院物理研究所,博士北京100080)

参考资料:(王皖燕 中国科学院物理研究所,博士北京100080)

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烂漫的酸奶
2026-04-13 10:52:44

一般是白色。

钡盐是一种重要无机盐类。锌钡白(立德粉,等物质的量的硫酸钡和硫化锌的混合物)用于涂料、橡胶、油墨、造纸等工业,氯化钡用于制造含钡有机颜料,硼酸钡用于陶瓷与涂料工业,硝酸钡用于制造烟火、信号弹等。钡盐是指所有阳离子为钡离子(Ba2+)的盐类的总称,其中钡元素的化合价为+2价。常见的钡盐有:硫酸钡、硝酸钡、氯化钡、碳酸钡、氰化钡等。钡盐制造过程中,首先要将重晶石矿进行还原焙烧,得到硫化钡,然后再以硫化钡为原料制造各种钡盐,如硫化钡与硫酸锌反应生成锌钡白,与氯化氢反应生成氯化钡,在碱性溶液中与硼矿作用生成偏硼酸钡,与纯碱作用生成碳酸钡等。

除了不溶于水与酸的硫酸钡无毒,其它钡盐都有毒,(碳酸钡不溶于水但是有毒,因其进入体内会与胃液中的盐酸反应生成可溶性的氯化钡),体现钡盐的化学性质的是钡离子。

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碧蓝的水壶
2026-04-13 10:52:44
氧化物

水 H2O

一氧化碳 CO

二氧化碳 CO2

五氧化二磷 P2O5

氧化钠 Na2O

二氧化氮 NO2

二氧化硅 SiO2

二氧化硫 SO2

三氧化硫 SO3

一氧化氮 NO

氧化镁 MgO

氧化铜 CuO

氧化钡 BaO

氧化亚铜 Cu2O

氧化亚铁 FeO

三氧化二铁 Fe2O3

四氧化三铁 Fe3O4

三氧化二铝 Al2O3

三氧化钨 WO3

氧化银 Ag2O

氧化铅 PbO

二氧化锰 MnO2

Na2O K2O CaO MgO Al2O3 ZnO FeO Fe2O3 Fe3O4 CuO Cu2O

氧化钠 氧化钾 氧化钙 氧化镁 氧化铝 氧化锌 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 氧化铜 氧化亚铜

元素最高价氧化物对应水化物的化学式,如果是金属元素的话,就是相应的碱;如果是非金属元素,就是相应的含氧酸!

比如,S元素的最高价氧化物对应水化物,就是 H2SO4!

所以,钠元素最高价氧化物对应水化物化学式 就是 NaOH。

拓展资料:

钠, 原子序数11, 原子量22.989768,是最常见的 碱金属元素。

钠是有银白色光泽的软金属,用小刀就能很容易的切割。

熔点97.81°C,沸点882.9°C,密度0.97克/厘米3。通常保存在煤油中。

钠是一种活泼的金属。

钠与水会产生激烈的反应,生成氢氧化钠和氢。

钠还能与钾、锡、锑等金属生成合金。

金属钠与汞反应生成汞齐,这种合金是一种活泼的还原剂,在许多时候比纯钠更适用。

钠离子能使火焰呈黄色,这种性质可用来灵敏地检测钠的存在。

氧化物

水 H2O

一氧化碳 CO

二氧化碳 CO2

五氧化二磷 P2O5

氧化钠 Na2O

二氧化氮 NO2

二氧化硅 SiO2

二氧化硫 SO2

三氧化硫 SO3

一氧化氮 NO

氧化镁 MgO

氧化铜 CuO

氧化钡 BaO

氧化亚铜 Cu2O

氧化亚铁 FeO

三氧化二铁 Fe2O3

四氧化三铁 Fe3O4

三氧化二铝 Al2O3

三氧化钨 WO3

氧化银 Ag2O

氧化铅 PbO

二氧化锰 MnO2

一. 单质的化学式和命名方法

常温下为固体的单质一般用元素符号表示该元素的单质,元素符号的名称就是该单质的名称,例如碳—C、硫—S、磷—P、钠—Na、铜—Cu、镁—Mg、铁—Fe,但是碘为I2。

稀有气体用元素符号表示该元素的单质,元素符号的名称就是该单质的名称,也可在元素名称后加一个“气”字,例如氦(气)—He、氖(气)—Ne、氩(气)—Ar等。

其它气体的单质,一般用用元素符号和右下标2表示该元素的单质,用元素符号的名称加一个“气”字的方法来命名,例如氧气—O2、氢气—H2、氯气—Cl2、氮气—N2。

二. 氧化物的化学式和命名方法

氧化物的化学式中,氧元素符号写在右边,另一种元素的符号写在左边,即“先读的后写,后读的先写”一般称为“氧化某”,例如“氧化铜”,后读“铜”,则先写铜的元素符号“Cu”,先读“氧”,则后写氧元素的符号“O”,故氧化铜的化学式为“CuO”。反之,MgO的名称就是“氧化镁”,CaO 的名称就是“氧化钙”。

某些稍微复杂点的氧化物或者有多种化合价元素的氧化物,一般称为“几氧化(几)某”,即化学式中有几个氧原子就称为“几氧化”,另一种元素有几个原子就称为“几某”,例如Fe3O4称为“四氧化三铁”、P2O5称为“五氧化二磷”, 若另一种元素原子数是1,则称为“几氧化某”,例如CO2称为“二氧化碳”、SO2称为“二氧化硫”、SO3称为“三氧化硫”。

说明:以上只是主要规则,某些物质还有特定的命名方法和规则,请对照表1—1记忆常见的单质、氧化物、酸、碱、盐的名称和化学式。

三. 酸的化学式和命名方法

中学化学要求掌握的无机酸的种类较少,请参考表1—1记住它们的化学式即可。

四. 碱的化学式和命名方法

碱一般是金属的氢氧化物,书写化学式时,金属元素符号先写,氢氧根(OH)后写,读作“氢氧化某”,例如氢氧化钠,化学式为NaOH,又如Mg(OH)2的名称为氢氧化镁。

说明:NH3,名称为氨,也称氨气,因其溶于水而生成NH3.H2O(一水合氨),NH3.H2O能电离产生OH‑而使水溶液呈碱性,为了表1—1的简洁,故把NH3填在碱这一栏,但它并不是碱。

五.盐的化学式和命名方法

无氧酸(例如盐酸)形成的盐,称为“氯化某”,例如NaCl称为氯化钠,注意FeCl2称为氯化亚铁,称为FeCl3氯化铁。

含氧酸(例如硫酸、碳酸、硝酸等)形成的盐,称为“某酸某”,例如Na2SO4称为硫酸钠,Na2CO3称为碳酸钠,注意如果是含氧酸形成的酸式盐则称为“某酸氢某”,例如NaHCO3称为碳酸氢钠。还有一些特殊的盐,中学很少见到,就不提它们了。

愉快的月饼
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2026-04-13 10:52:44
什么是硼系阻燃剂?

无机硼系阻燃剂以硼酸、硼砂和硼酸盐为主,该系阻燃剂可明显提高材料的耐火、阻燃和抑烟性能,使其燃烧时较少散发出有毒、有害气体。无机硼系阻燃剂(硼酸、硼砂等)由于具有原料来源广泛、抑烟性、稳定性好等优点成为重要的阻燃剂之一。硼砂主要为四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O),是制取含硼化合物的基本原料,几乎所有的含硼化物都可经硼砂来制得。它们在冶金、钢铁、机械、军工、刀具、造纸、电子管、化工及纺织等部门中都有着重要而广泛的用途。

无机硼酸盐系列阻燃剂有偏硼酸钡、氟硼酸铵、偏硼酸、钠、五硼酸铵、偏硼酸铵、硼酸锌等,硼酸锌是目前应用最广泛的无机硼系阻燃剂之一,硼酸锌由硼砂或硼酸合成而得,同时具有阻燃、抑烟、成炭、抑制阴燃和防止熔滴等多种功能,广泛用于纤维织物、聚酰胺、尼龙、聚氯乙烯中作阻燃剂。硼酸锌可单独作阻燃剂,也常与溴系阻燃剂、氢氧化铝、氢氧化镁以及膨胀阻燃剂协同阻燃,代替有毒的三氧化二锑。

除了无机硼系阻燃剂外,近年来有机硼系阻燃剂正在逐渐引起人们的注意。研究利用硼酸与含氮、含磷、含卤、含硅元素物质得到硼-氮、硼-磷、硼-卤与硼-硅分子内复合型有机硼系阻燃剂,具有良好的阻燃抑烟性能。

硼系阻燃剂检测方法有哪些?

目前测定硼砂、硼酸无机硼化合物的方法主要有分光光度法、电感耦合等离子发射光谱法(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。

1

分光光度法

GB/T 21918—2008采用分光光度法和电感耦合等离子体发射光谱法来测定食品中的硼酸盐。分光光度法是基于物质对光的选择性吸收的一种常用定性定量分析方法,主要有姜黄素法、亚甲胺-H法等。姜黄素分光光度法利用姜黄素与硼酸反应生成红色产物,通过比色可以测定样品中硼酸含量。 亚甲胺-H法是利用甲亚胺-H酸与硼在酸性条件下形成黄色配合物,显色与硼的浓度成正比进行测定。目前我国食品中硼酸的测定大多是采用该法。

2

离子色谱法(IC)

离子色谱法(IC)采用专属性色谱柱分离共存组分,试验干扰小,选择性高,可同时测定多种离子化合物,可以实现快速检出。但硼砂在酸性条件下转化成硼酸根(BO33-),BO33-为弱酸,电离常数小且易受淋洗液pH值的影响,所以BO33-经过离子抑制器后电导信号很低,需加入合适的络合剂增强信号。

3

高效液相色谱法(HPLC)

高效液相分析在液相色谱的基础上采用了高压输液泵、高效固定相、高灵敏度的检测器和强大的数据处理系统。高效液相色谱法检测分离效率高,选择性好,应用范围较广,广泛应用到化工、生物、食品、医学等领域。周示玉等人用姜黄素的乙酸溶液对香精香料样品中的硼酸进行衍生化,用高效液相色谱法分析。以甲醇与四丁基溴化铵(TBABr)溶液/80:20为流动相,根据硼砂在硫酸环境下定量转化成硼酸的原理间接测定硼砂。检出限为0.0004mg/L。硼 酸 和 硼 砂 的 平 均 回 收 率 分 别 为92.1%~106.6%和92.9%~107.1%。硼砂在酸性条件下易转变为硼酸,易溶于水、甲醇、乙醇等。隋迎军等建立了高效液相色谱法测定冰硼散中硼砂的含量,流动相:甲醇-水/80:20,检测波长550nm。陈艳等人用酸性甲醇提取食品中的硼砂,以姜黄冰醋酸衍生,甲醇-水/80:20为流动相,检出限为6.4ng/kg。

4

电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)

ICP-AES法是以ICP等离子炬作为激发光源,使样品中各成分的原子被激发并发射出特征谱线,通过特征谱线的波长和强度来确定样品中所含的化学元素及其含量的分析技术。具有线性范围宽(可达5~6个数量级)、光谱干扰小、分析速度快、多元素同时测定等特点,能测定各种样品中的常量、微量乃至痕量的无机元素。

连晓文等人用电感耦合等离子体光谱仪对食品中的硼砂硼酸进行了测定。样品经过双氧水微波消解后经ICP-AES分析测定,结果表示ICP-AES能准确测定食品中硼的含量,检出限在9.7μg/L~24μg/L,回收率达到98%~108%。汪静玲等人用磷酸做稳定剂,对腐竹中的硼进行湿法消化提取,并用ICP-AES测定其含量。回收率94.5%~96.4%,方法精密度0.93%。林立等人采用微波消解法对食品样品进行了前处理,采用ICP-AES法进行了总硼的含量分析测定,此方法硼元素的检出限为0.1mg/kg,RSD为1.6%~6.8%,回收率为96.5%~104.0%。

5

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是一种元素和同位素分析技术,结合了电感耦合等离子体离子源的高温电离特性和四级杆质谱仪快速灵敏的优势,具有灵敏度高、检出限低、线性范围宽等优点,是检测痕量元素的极佳方法,广泛应用于食品分析、地质勘探、环境分析等领域。林光西等人建立了用电感耦合等离子体质谱法测定了土壤中的有效硼,检出限为0.01μg/g。RSD为1.03%方法便捷有效。陈秋生等人研究了ICP-MS法测定土壤中的硼。以沸水提取,采取多孔消解炉加热,用ICP-MS法进行上机分析。方法的检出限为2.5μg/g, 相对标准偏差为 2.53%,平均回收率为98.2%。适用于各类土壤中硼的测定,且能满足大批量样品检测。

美好的大米
愤怒的身影
2026-04-13 10:52:44

1、自行车因为某些部位必须是钢铁类材质打造的,因此更会成为生锈的源头之一,更应当谨慎处理。一旦发现生锈的痕迹,就应当采取最适当的措施及时处理,避免蔓延。

2、例如,当发现自行车上面的某些零件有点点的锈迹,但是并不是太明显,因为这种锈迹并不太严重,所以大家大可以用市面上的除锈剂就可以把这些锈迹去掉。然后再清理生锈零件的表面,在外观上涂抹一层防锈剂,如此就能够避免该部位再受到锈迹的入侵。

3、如果处置不及时,那么这些点点的锈迹很容易就会扩大,而且会直接蔓延到其他的零件和部位里面,造成大面积的生锈,如此,结果便是不忍直视了。所以说,预防生锈必须要尽早处理。

4、如果遭遇到比较严重的锈迹,那么依靠除锈剂是不能够完全解决问题的,你能作的只能够是控制这些锈迹的蔓延,并通过更有效的方法去组织锈迹的扩大。

如果不懂得如何保养和为自行车除锈的技巧,那么推荐可以去了解自行车品牌论坛里面的资讯,论坛里有非常多关于自行车维修保养的技巧分享,对于新手来说非常有帮助,建议多去参考一下。

参考资料:百度百科-自行车 (脚踏车)

开心的火龙果
敏感的信封
2026-04-13 10:52:44
你没说时间限制啊?化学药品摸上去要保持多久的防火呢?

不限制时间的话,太多了,比如水....在水里泡一下 肯定点不着了

可如果要保持很久的话,绝大多数化学药品都做不到,因为时间一久就会蒸发、挥发、氧化变质了...

防火涂料倒是可以长期保持防火。下面说一下防火涂料的成分。

防火涂料一般由基料、分散介质、阻燃剂、填料、助剂(增塑剂、稳定剂、防水剂、防潮剂等)组成。

(1)基料基料是组成涂料的基础,是主要成膜物质,对涂料的性能起决定性的作用。对于防火涂料,其基料还必须能与阻燃剂.相匹配,构成一个有机的防火体系。

国内外通常应用的基料包括无机成膜物和有机成膜物。无机成膜物质有硅酸盐(Li。Si03、K2 Si03Na2 Si03)、硅溶胶、磷酸盐[Al。(HPO。)。]等。有机成膜物质种类繁多,一般为难燃性的有机合成树脂,如酚醛树脂、卤化的醇酸树脂、聚酯、卤代烯烃树脂(如过氯乙烯树脂)、氨基树脂(三聚氰胺树脂、脲醛树脂等)、焦油系树脂、呋喃树脂、杂环树脂(如聚酰胺一酰亚胺、聚酰亚胺等)、元素有机树脂(如有机硅树脂)、橡胶(卤化天然橡胶如氯化橡胶)等。还有名目繁多的以水为溶剂的乳胶,如聚醋酸乙烯乳胶、丙烯酸乳胶、丁苯乳胶;发展很快、应用也极广的共聚乳胶,如合成脂肪酸乙烯酯、乙烯、偏二氯乙烯、丙烯酸酯等。

(2)阻燃剂阻燃剂是防火涂料能起到防火作用的关键组分。阻燃剂在受热时能吸收大量的热,释放出捕获燃烧反应的自由基,释放出不燃性气体,或形成隔热隔氧且热导率很低的膨胀炭层。通常的阻燃剂有卤系阻燃剂,如氯化石蜡、十溴联苯醚、四溴双酚A等;磷系阻燃剂,如磷酸酯、亚磷酸酯、含磷多元醇等;卤一磷系阻燃剂,如磷酸三氯乙醛酯和其他卤代有机磷酸酯等;无机阻燃剂,如氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、硼酸铝、三氧化二锑、氧化锆、偏硼酸钡、氧化锌、碳酸钙、无机硅酸盐等;膨胀型阻燃剂。不能简单地将膨胀型阻燃剂归结为一种阻燃剂,它应是一个防火体系,这个体系是由脱水剂(酸源)、成炭剂(碳源)、发泡剂(受热分解出不燃性气体,使之促进形成泡沫的物质)组成。对于这个体系要求其中的发泡组分能在较低的温度下分解并与基料协合形成泡沫层骨架,同时必须有利于与提供碳源的高碳化合物作用,使正常的燃烧反应转化为脱水反应,有效地把碳固定在碳骨架上,形成均匀致密的碳质泡沫层。国外主要用聚磷酸铵及有机卤代磷酸酯作脱水催化剂,有机卤代磷酸酯如2,3-=溴丙基磷酸酯、磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、三氯乙烯基磷酸酯、氯桥酸酐等物质毒性较大.价格昂贵,用得相对较少。国内早期以磷酸铵[(NH。)H。PO。和(NH4)2 HPO。]和偏磷酸铵[(NH。P03)。,n=6]为主。随着合成技术的发展,目前已广泛采用聚磷酸铵,磷酸三聚氰胺也已开始使用。炭化剂通常采用多元醇化合物,如季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、山梨醇;碳水化合物,如淀粉、葡萄糖等;树脂,如用蜜胺甲醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂等。发泡剂常用三聚氰胺、双氰胺、碳酸铵、聚磷酸铵、胍、尿素等含氮化合物及氯化石蜡、氯化联苯等。磷酸铵、聚磷酸铵、磷酸脲、磷酸蜜胺等既是酸源,也是发泡剂。

(3)颜填料颜填料在防火涂料中与普通涂料一样,它不仅使防火涂料呈必要的色彩而具有装饰性,更重要的是改善防火涂料的机械物理性能(耐候性、耐磨性等)和化学性能(耐酸碱性、防腐、防锈、耐水性等)。金红石型钛白粉是涂料中广为应用的极好的白色颜填料。基料或阻燃剂中含卤素成分的防火涂料,为提高阻燃的协同作用,以锑白粉取代部分钛白粉,既起到颜料的作用,又提高防火效果。膨胀型防火涂料不宜采用抑制膨胀发泡、不利膨胀炭层形成的氧化铁型颜料(氧化铁),以有机型如酞菁系颜料为好。

(4)助剂 助剂在防火涂料中作为辅助成分,用量少、作用大。它可以改善涂料的柔韧性、弹性、附着力、稳定性等性能。如为了提高涂层及炭化层的强度,避免泡沫气化造成涂层破裂,可加入少量玻璃纤维、石棉纤维、酚醛纤维作为涂层的增强剂,也可提高涂料的施工厚度和防流挂性等。为改善涂层的柔韧性,常需要加入增塑剂,常用的增塑剂有有机磷酸酯(磷酸三甲酚酯、磷酸三苯酯、磷酸十酚酯、三氯乙烯基磷酸酯等)、氯化石蜡、氯化联苯、邻苯二甲酸二丁酯(辛酯)等。有些树脂(如氯化橡胶),在温度不太高的情况下(150℃左右)就会发生分解,如涂料在研磨过程中放出氯化氢,或涂层直接暴露在大气中,光、空气、二氧化碳、水以及生物引起成膜物质热降解、氧化降解、光氧化降解及生物降解,导致涂层老化,促使涂料受到破坏。因此,在涂料组分中加入热稳定助剂、坑老化剂、抗紫外光剂、表面活性剂等对涂料是十分必要的。如在涂料组分中加入一些低分子的环氧树脂,它们既能吸收氯化氢,又能与树脂分解所生成的双键结合,起到良好的稳定作用。对于水性防火涂料,助剂可提高涂料的稳定性和施工性,如加入增稠剂(羟甲基纤维素溶液)、乳化剂(OS-15、平平加等)、增韧剂(氯化石蜡、磷酸三甲酚、卤代烷基磷酸酯等)、颜料分散剂(六偏磷酸钠等)。

(5)溶剂防火涂料使用溶剂,使生产时有利于各组分的分散,使用时降低成膜物的黏度,使之便于施工,得到均匀而连续的涂层。水性防火涂料以水为溶剂;溶剂型防火涂料以有机溶剂为溶剂,如200号溶剂汽油、松节油、醋酸乙酯、醋酸丁酯、正丁醇、丙酮、环己酮、甲苯、二甲苯、苯乙烯等。

希望能帮到你

满意请采纳 O(∩_∩)O~

忧心的春天
安静的灯泡
2026-04-13 10:52:44
光信息科学与技术 [编辑本段]学科门类理学

光电子信息科学类

光电子信息工程 [编辑本段]培养目标:本专业培养具有扎实的数学、物理、电子和计算机的基础知识,系统地掌握光学信息处理技术、现代电子学技术和计算机应用技术的基本技能,能在光通信、光学信息处理、以及相关的电子信息科学、计算机科学等信息技术领域、特别是光机电算一体化产业从事科学研究、产品设计和开发、生产技术或管理的面向二十一世纪的高级专门人才。

培养要求:本专业学生主要学习光信息科学与技术的基本理论和技术,熟悉光学、电子学技术和计算机技术,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科及跨学科的科学研究与技术开发的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力:

1.掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识;

2.掌握光信息科学的基本知识和基本实验技能;

3.了解相近专业的一般原理和知识;

4.熟悉国家信息产业政策及国内外有关知识产权的法律法规;

5.了解光信息科学与技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及信息产业发展状况;

6.掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;具有一定的实验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学术交流的能力。 [编辑本段]开设的主干课程:高等数学、线性代数、普通物理、普通物理实验、机械制图、机械设计基础、数学物理方法、计算机原理及应用、计算机程序设计、电路理论、模拟电子线路、数字逻辑电路、信号与线性系统、自动控制原理、电子测量技术、数字信号处理、数字图像处理技术、全息技术、光学设计、光信息处理、激光原理等。

主要实践性教学环节:包括生产实习、毕业论文等,一般安排10--20周。

修业年限:四年

授予学位:理学学士

“光信息科学与技术”专业就业领域—— 光电子产品与技术领域

全世界光电子技术产业的市场规模己达1万亿美元。国外光电子产业主要在美国、西欧和日本。近十年来,中国的光电子技术产品市场的年增长率,始终保持在两位数的高速增长势头。随着信息光电子技术、激光加工技术、激光医疗与光子生物学、激光全息、光电传感、显示技术等光电技术的快速发展以及光电科技与数字技术、多媒体技术、机电技术等领域的结合与渗透,我国已经形成以下市场可观、发展潜力巨大的光电子产业。1. 光电子材料与光电元器件(原子物理、量子力学、固体物理、半导体物理、光电功能材料与器件、激光原理、光学、非线性光学等

(1)、我国的光学与光电子材料研究已进入应用和产业化的发展阶段。 其中:

在半导体光电子材料方面:在我国,用于集成电路(IC)和太阳能电池单晶硅(Si)年产量约为400吨。用于光电子器件的GaAs单晶、用于LED和LD的InP单晶和用于红、绿色LED的GaP芯片材料已实用化。用于蓝光LD和蓝、绿光LED和GaN、SiC等宽禁带半导体材料正在研发中。

在激光晶体材料方面:华北光电技术研究所研制的Nd:YAG晶坯性能指标达到国际先进水平。华博技术有限公司的YAG激光棒年批量生产能力为3000根。中国已成为矾酸钇(YVO4)晶体的生产出口大国。中国科学院福建物质结构研究所研制成大尺寸YVO4单晶,并加工成偏振晶体器件。北京烁光特晶体科技有限公司已建成年产200公斤YVO4 单晶生产线。上海光机所研制的掺钛蓝宝石激光晶体也已经出口美国、日本、俄罗斯等国家。我国研制的Nd:YAG和Nd:YVO4激光晶体,其主要技术指标达到国际先进水平,出口产品数量约占国际市场1/3。

在非线性光学晶体方面:我国研制的偏硼酸钡(BBO)、三硼酸锂(LBO)等优质的非线性光学材料,系国际首创,用于激光光源在可见光区的频率转换。用于激光倍频、光参量振荡、电光调Q和声光、电光器件的铌酸锂(LN)单晶中国的年生产能力约为10 吨。

光电子材料发展的重点为:高功率、可调谐、LD泵浦和新波长激光晶体等;超高亮度(LED)、半导体激光器(LD)用GaAs ,Gap,GaN基外延材料等;STN,TFT显示器用液晶材料等;用于密集波分复系统的G.655非零色散位移光纤及大尺寸光纤预制棒等。

(2)、光学元器件包括:光学仪器,光电检测仪器,光学遥感、遥测仪器,机器人视觉,光学检测和测量、夜视和侦察,微光夜视仪,红外夜视仪,高分辨率的成像卫星,侦察相机, 高灵敏探测器平面阵列(FRA),快速三维模型测量;计量学(定位,位置,线度,准直);机器视觉(特征,方位和缺陷);光学传感器(成分,温度,PH值探测等)。

1. 光通信与光纤传感器件(光电传感技术、光纤通信原理与技术、光通信实验等)

这里可包括光纤光缆,光电子材料,集成光电子器件,光电元、器件,光纤通信器件(光纤无源器件,光纤有源器件),光纤传感器件,光纤激光器,光端机,光纤通讯机及设备,光纤数据传输设备;光纤陀螺仪;光纤控制的相控阵雷达,光纤地面和卫星通信系统等等。我国现有光纤通信企业320余家,其中光纤光缆193家,光电器件46家,光缆材料和配套件企业22家,通信专用仪表9家,光通信传输设备50家。产值240亿元,销售额262亿元。“十五”期间中国光通信产业发展重点为光传输、光接入、光传送网产品、光纤光缆和光电器件五个方面。

2. 激光器件及应用(光学、物理光学、非线性光学、激光原理和技术、光信息处理等)

包括激光器件(光纤,半导体、固体、气体、准分子及其它),激光加工,激光全息,激光医疗仪器,激光测距,激光雷达,激光跟踪,激光制导,光学陀螺仪,交通控制系统,光导航设备与系统,目标指示器,干扰发射机和通信设备等。目前我国从事激光技术研究、激光应用产品研制生产的单位约有400余家(不含激光音像设备生产单位),全国激光产品市场年销售额约为32.4亿元人民币(此数据不包括激光音像设备、激光通信工程、激光条码检测及激光二次效益如激光医疗收入等)。

3. 光信息输入与存贮(电工电子技术、计算机技术、光学基础)

随着计算机、网络技术和数字媒体技术的发展,光输出入类设备,如扫描仪、打印机、复印机、传真机和数码相机等办公自动化设备,以及光存储类产品,如CD-ROM、CD-RW和DVD-ROM光盘机,以及记录用的CD-R 光盘机和可重复读写型的CD-RW 光盘机,迅速地进入了人们的生活和工作。各种新型的办公消费、娱乐类的光电产品将成为21世纪人们生活中的必需品。

数码相机产业市场发展迅速:国家计委已确立重点发展数码相机(DSC)产业的计划,进军数码相机市场。目前在于组织力量,研发数码相机的关键零部件、核心技术及配件;重点项目包括:彩色显示器、专用IC、高性能球面镜片及印表机、碳粉等。

目前中国从事数码相机的研发、生产的厂家有:凤凰数码、喜马拉雅、海鸥、方正科技、紫光、联想集团、朝华科技、华旗资讯、TCL、先科、明基(BenQ)等。目前国内已有30多个品牌,大多集中在家用市场。

国外公司陆续在中国内地投资设立数码相机生产线,这些公司包括:美能达(Minolta)、尼康(Nikon)、宾得(Pentax)、松下(Panasonic)、三星(Samsung)、惠普(HP)、爱普生(Epson)、 三洋公司、索尼(Sony)公司、奥林巴斯公司(Olympus)、柯达公司(Kodak) 、佳能公司(Canon)、 富士胶片公司(FujiFilm)等。

扫描仪市场稳定增长:扫描仪是计算机的重要外设产品之一,已成为光电产品中技术工艺成熟、市场应用稳定增长的重要产品。目前全球扫描仪的著名品牌Microtek、HP、AGFA、UMAX、Acer、EPSON、Canon等早已陆续进入中国国内市场,与此同时,台湾地区的代工生产厂商的生产基地也都全部转移到了内地,北大方正、清华紫光等国内单位研发的扫描仪也正成为扫描仪市场中重要品牌。

研发生产扫描仪的厂商拥有扫描器生产技术和影像处理技术,因此包括数码相机、PC Camera等相关产品都是目前扫描仪厂商谋图发展的替代产品。为了适应多功能PC外围光电输入/输出设备应用市场的需求,今后扫描仪产品必将向着多功能复合应用方向发展。 4 . 光显示材料与设备(电路基础、模拟电路、数字电路、微机原理与接口技术、光学等)

我国显示器领域发展良好:

在液晶显示器(LCD)方面:我国液晶显示器产量占世界产量的25 %。中国液晶行业年销售额约为53.52亿元。

我国已能生产满足宽温度低阈值等特殊要求的TN液晶材料,STN液晶材料已开始批量生产,结束了完全依靠进口的局面。国内的薄膜晶体管(TFT)用液晶材料仍处于实验室研制阶段。我国液晶材料年生产能力已超过40 吨。国内主要的企业有4家:北京清华亚王液晶材料有限公司、西安现代化学研究所、石家庄实力克液晶公司和烟台万润精细化工有限公司。

偏振片已进入稳定的批量生产阶段,现有两家生产企业,广东福地日合偏光器件有限公司和深圳市深纺乐凯光电子材料有限公司,年销售75万平方米,销售额超过6000万元。

ITO导电玻璃是液晶三大材料之中发展最快的,生产厂家已超过10家,其中规模最大的是深圳莱宝真空技术有限公司。年生产ITO玻璃376万平方米,销售总值约6亿元。STN用导电玻璃已大部分满足国内需求。生产导电玻璃的成套设备已具备实现国产化的能力。

此外,掩膜版、背光源、取向剂、封接胶、光刻胶以及其他LCD相关材料的国内自给率有了很大的提高。即不完全统计,从事这方面生产的企业有7家,实现产值1.69亿元。

中国现有LCD生产厂家约60家, 2003年北京市京东方科技集团有限公司以3.8亿美元成功收购韩国现代显示技术株式会社的TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器件)核心技术,已经在北京经济技术开发区建设TFT-LCD产业基地,未来10年,TFT-LCD将在家电、电脑、数码相机、手机等行业得到广泛应用。

日本、韩国、台湾等向中国大陆加快转移STN-LCD、TFT-LCD生产线,已建成的或开始建设已达14条线,大多数为STN-LCD生产线,也有TN 和彩色STN生产线。

在发光二极管(LED)方面:近年来我国LED产业呈现稳步增长趋势,国内与LED研究、开发、生产有关的单位有300多家,大多数企业生产普通LED(指芯片为GaP、GaAlAs的发光二极管)。年产量达120亿只,销售额约40多亿元。目前国内普通LED芯片能批量生产的企业只有一家——联创光电公司,年产约20亿只,联创光电公司将向LED下游产品扩展,发展红、绿、蓝三基色全彩显示屏、LED白光照明、LED交通等产品,届时联创光电将成为国内产品层次最多、规模最大的LED厂家。

LED显示屏生产企业约有几十家。中国正在成为全球传统LED的生产加工供应基地之一。

中国生产的红、绿、橙、黄发光二极管产量约占世界产量的12 %,蓝色发光二极管已研制成功。

在等离子体显示器(PDP)方面:等离子体显示器(PDP)研究开发取得较大进展, 已经开始生产42英寸PDP屏。

在其他类型显示器方面方面:如真空荧光显示(VFD)、有机EL(OLED)、场发射(FED)等均在科研生产中取得进展。“十五”期间中国发展显示器投资了380亿元。

5 . 红外产品(电工电子技术、计算机技术、光学基础)

近几年来,我国的红外产品市场发展迅速。随着工业自动化的发展,热故障与热漏泄诊断的逐步推广,以及技术安保体系的建立,红外测温仪、热像仪和热电视等产品的市场稳步增长。全国主要红外产品年销售额约为8亿5千万元人民币。

6. 照明与能源(原子物理、半导体物理、量子力学、固体物理、电工电路技术、光学基础)

高亮度高效金属卤化物灯、硫二聚物(微波放电)灯和发光二极管LED光源将逐步取代白炽灯,实现照明上的革命。发光材料,发光二极管与发光元器件

发展太阳能电池,地球上的能源愈来愈短缺,美国预计到2050年,太阳能源将占能源的一半。

光全息与全息存储(光学、物理光学、非线性光学、光信息处理、激光原理与技术)

优秀的寒风
刻苦的路灯
2026-04-13 10:52:44
这个问题解答起来有点麻烦,因为有不同的分类方法。

如果按功能分,晶体有20 种之多,如半导体晶体、磁光晶体、激光晶体、电光晶体、声光晶体、非线性光学晶体、压电晶体、热释电晶体、铁电晶体、闪烁晶体、绝缘晶体、敏感晶体、光色晶体、超导晶体以及多功能晶体等。

以上来自下文(读读挺有意思的,真心的希望能够帮助你!):

晶体学和晶体材料研究的进展2006-09-13 12:51 随着计算机技术和激光技术的发展, 人类已经走进了崭新的光电子时代而实现这一巨大变化的物质基础不是别的, 正是硅单晶和激光晶体。可以断言, 晶体材料的进一步发展, 必将谱写出人类科技文明的新篇章。

一、人类对晶体的认识过程及有关晶体的概念

1. 人类对晶体的认识过程

什么是晶体? 从古至今, 人类一直在孜孜不倦地探索着这个问题。早在石器时代, 人们便发现了各种外形规则的石头, 并把它们做成工具, 从而揭开了探求晶体本质的序幕。之后,经过长期观察,人们发现晶体最显著的特点就是具有规则的外形。1669 年, 意大利科学家斯丹诺(Nicolaus Steno) 发现了晶面角守恒定律, 指出在同一物质的晶体中,相应晶面之间的夹角是恒定不变的。接着,法国科学家阿羽依(Rene Just Haüy) 于1784 年提出了著名的晶胞学说, 使人类对晶体的认识迈出了一大步。根据这一学说,晶胞是构成晶体的最小单位,晶体是由大量晶胞堆积而成的。1885 年, 这一学说被该国科学家布喇菲(A.Bravais) 发展成空间点阵学说, 认为组成晶体的原子、分子或离子是按一定的规则排列的, 这种排列形成一定形式的空间点阵结构。1912 年, 德国科学家劳厄(Max van Laue) 对晶体进行了X射线衍射实验, 首次证实了这一学说的正确性, 并因此获得了诺贝尔物理奖。

2. 晶体的概念

具有空间点阵结构的物体就是晶体, 空间点阵结构共有14 种。例如, 食盐的主要成份氯化钠(NaCl) 具有面心立方结构, 是一种常见的晶体。此外, 许多金属(如钨、钼、钠、常温下的铁等) 都具有体心立方结构, 因而都属于晶体。值得注意的是, 在晶体中, 晶莹透明的有很多, 但是, 并不是所有透明的固体都是晶体, 如玻璃就不是晶体。这是因为, 组成玻璃的质点只是在一个原子附近的范围内作有规则的排列, 而在整个玻璃中并没有形成空间点阵结构。

3. 天然晶体与人工晶体

晶体分成天然晶体和人工晶体。千百年来, 自然界中形成了许多美丽的晶体, 如红宝石、蓝宝石、祖母绿等,这些晶体叫做天然晶体。然而,由于天然晶体出产稀少、价格昂贵,从19世纪末, 人们开始探索各种方法来生长晶体, 这种由人工方法生长出来的晶体叫人工晶体。到目前为止, 人们已发明了几十种晶体生长方法, 如提拉法、浮区法、焰熔法、坩埚下降法、助熔剂法、水热法、降温法、再结晶法等。利用这些方法,人们不仅能生长出自然界中已有的晶体, 还能制造出自然界中没有的晶体。从红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫到各种混合颜色, 这些人工晶体五彩纷呈, 有的甚至比天然晶体还美丽。

4. 晶体的共性

由于具有周期性的空间点阵结构, 晶体具有下列共同性质: 均一性, 即晶体不同部位的宏观性质相同各向异性, 即晶体在不同方向上具有不同的物理性质自限性, 即晶体能自发地形成规则的几何外形对称性, 即晶体在某些特定方向上的物理化学性质完全相同具有固定熔点内能最小。

5. 晶体学

除了对晶体的结构、生长和一般性质的研究, 人们还探索了有关晶体的其它问题, 从而形成了晶体学这门学科。其主要研究内容包括5 个部分: 晶体生长、晶体的几何结构、晶体结构分析、晶体化学及晶体物理。其中, 晶体生长是研究人工培育晶体的方法和规律, 是晶体学研究的重要基础晶体的几何结构是研究晶体外形的几何理论及内部质点的排列规律, 属于晶体学研究的经典理论部分, 但是, 近年来5 次等旋转对称性的发现, 对这一经典理论提出了挑战晶体结构分析是收集大量与晶体结构有关的衍射数据、探明具体晶体结构及X射线结构分析方法的晶体化学主要研究化学成分与晶体结构及性质之间的关系晶体物理则是研究晶体的物理性质, 如光学性质、电学性质、磁学性质、力学性质、声学性质和热学性质等。

二、晶体的性能、应用及进展

一位物理学家说过: “晶体是晶体生长工作者送给物理学家的最好的礼物。”这是因为,当物质以晶体状态存在时, 它将表现出其它物质状态所没有的优异的物理性能, 因而是人类研究固态物质的结构和性能的重要基础。此外, 由于能够实现电、磁、光、声和力的相互作用和转换, 晶体还是电子器件、半导体器件、固体激光器件及各种光学仪器等工业的重要材料, 被广泛地应用于通信、摄影、宇航、医学、地质学、气象学、建筑学、军事技术等领域。

按功能来分,晶体有20 种之多,如半导体晶体、磁光晶体、激光晶体、电光晶体、声光晶体、非线性

光学晶体、压电晶体、热释电晶体、铁电晶体、闪烁晶体、绝缘晶体、敏感晶体、光色晶体、超导晶体以及多功能晶体等。以下简单介绍其中重要的几种。

1. 半导体晶体

半导体晶体是半导体工业的主要基础材料, 从应用的广泛性和重要性来看, 它在晶体中占有头等重要的地位。半导体晶体是从20 世纪50 年代开始发展起来的。第一代半导体晶体是锗( Ge) 单晶和硅单晶

(Si) 。由它们制成的各种二极管、三极管、场效应管、可控硅及大功率管等器件, 在无线电子工业上有着 极其广泛的用途。它们的发展使得集成电路从只包括十几个单元电路飞速发展到含有成千上万个元件的超大规模集成电路, 从而极大地促进了电子产品的微小型化, 大大提高了工作的可靠性, 同时又降低了成本, 进而促进了集成电路在空间研究、核武器、导弹、雷达、电子计算机、军事通信装备及民用等方面的广泛应用。

目前, 除了向大直径、高纯度、高均匀度及无缺陷方向发展的硅单晶之外, 人们又研究了第二代半导体晶体——Ⅲ—Ⅴ族化合物, 如(CaAs) 、磷化镓( GaP) 等单晶。近来, 为了满足对更高性能的需求,已发展到三元或多元化合物等半导体晶体。在半导体晶体材料中, 特别值得一提的是氮化镓( GaN) 晶体。由于它具有很宽的禁带宽度(室温下为3. 4eV) , 因而是蓝绿光发光二级管(LED) 、激光二极管(LD) 及高功率集成电路的理想材料,近年来在全世界范围内掀起了研究热潮, 成为炙手可热的研究焦点。目前, 中国科学院物理研究所在该晶体的生长方面独辟蹊径, 首次利用熔盐法生长出3mm×4mm的片状晶体 。一旦该晶体的质量得到进一步的提高, 它将在发光器件、光通讯系统、CD 机、全色打印、高分辨率激光打印、大屏幕全色显示系统、超薄电视等方面得到广泛的应用。

2. 激光晶体

激光晶体是激光的工作物质, 经泵浦之后能发出激光, 所以叫做激光晶体。1960 年, 美国科学家Maiman 以红宝石晶体作为工作物质, 成功地研制出世界上第一台激光器, 取得了举世瞩目的重大科学

成就。目前,人们已研制出数百种激光晶体。其中,最常用的有红宝石(Cr :Al 2O3) 、钛宝石( Ti :Al2O3) 、掺钕钆铝石榴石(Nd : Y3Al 5O12) 、掺镝氟化钙(Dy : CaF2) 、掺钕钒酸钇(Nd : YVO4) 、四硼酸铝钕(NdAl 3(BO3) 4) 等晶体。

近年来, 由于新的激光晶体的不断出现以及非线性倍频、差频、参量振荡等技术的发展, 利用激光

晶体得到的激光已涉及紫外、可见光到红外谱区,并被成功地应用于军事技术、宇宙探索、医学、化学

等众多领域。例如,在各种材料的加工上,晶体产生的激光大显身手, 特别是对于超硬材料的加工, 它具有无可比拟的优越性。比如, 同样是在金刚石上打一个孔, 用传统方法需要两小时以上的时间, 而用晶体产生的激光,连0. 1 秒的时间都不用。此外,用激光进行焊接, 可以高密度地把很多电子元件组装在一起, 并能够大大提高电路的工作可靠性, 从而大幅度地减小电子设备的体积。激光晶体还可以制成激光测距仪和激光高度计, 进行高精度的测量。令人兴奋的是, 法国天文台利用具有红宝石晶体的装置, 首次实现了对同一颗人造卫星的跟踪观察实验,精确地测定了这颗卫星到地面的距离。在医学上,激光晶体更是得到了巧妙的应用。它发出的激光通过可以自由弯曲的光导管进行传送, 在出口端装有透镜和外科医生用的手柄。经过透镜, 激光被聚焦成直径仅有几埃的微小斑点, 变成一把无形却又十分灵巧的手术刀, 不但能够彻底

杀菌, 而且可以快速地切断组织, 甚至可以切断一个细胞。对于极其精细的眼科手术, 掺铒的激光晶体是最合适不过的了。这种晶体可以产生近3μm波长的激光, 由于水对该激光的强烈吸收, 导致它进入生物组织后, 只有几微米短的穿透深度, 因此, 这种激光是十分安全的, 不会使患者产生任何痛苦。由于用这种激光可以快速而精确地进行切割, 手术时间极短, 因而避免了眼球的不自觉运动对手术的干扰,保证了手术的顺利进行。此外, 激光电视、激光彩色立体电影、激光摄影、激光计算机等都将是激动人心的激光晶体的新用途。

3. 非线性光学晶体

光通过晶体进行传播时, 会引起晶体的电极化。当光强不太大时, 晶体的电极化强度与光频电场之间呈线性关系, 其非线性关系可以被忽略但是, 当光强很大时, 如激光通过晶体进行传播时, 电极化强度与光频电场之间的非线性关系变得十分显著而不能忽略, 这种与光强有关的光学效应称为非线性光学效应, 具有这种效应的晶体就称为非线性光学晶体。

非线性光学晶体与激光紧密相连, 是实现激光的频率转换、调制、偏转和Q开关等技术的关键材料。当前,直接利用激光晶体获得的激光波段有限, 从紫外到红外谱区, 尚有激光空白波段。而利用非线性光学晶体, 可将激光晶体直接输出的激光转换成新波段的激光, 从而开辟新的激光光源, 拓展激光晶体的应用范围。常用的非线性光学晶体有碘酸锂(α - Li IO3) 、铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15) 、磷酸二氘钾(KD2PO4) 、偏硼酸钡(β- BaB2O4) 、三硼酸锂(LiB3O5)等。其中,偏硼酸钡和三硼酸锂晶体是我国于20 世纪80 年代首先研制成功的, 具有非线性光学系数大、激光损伤阈值高的突出优点, 是优秀的激光频

率转换晶体材料,在国际上引起了很大的反响。另一种著名的晶体是磷酸钛氧钾晶体( KTiOPO4) ,它是迄今为止综合性能最优异的非线性光学晶体, 被公认为1. 064μm和1. 32μm激光倍频的首选材料, 它可以把1. 064μm的红外激光转换成0. 53μm的绿色激光。由于绿光不仅能够用于医疗、激光测距, 还能够进行水下摄影和水中通信等, 因此,磷酸钛氧钾晶体得到了广泛的应用。

4. 压电晶体

当晶体受到外力作用时, 晶体会发生极化, 并形成表面电荷, 这种现象称为正压电效应反之, 当晶体受到外加电场作用时, 晶体会产生形变, 这种现象称为逆压电效应。具有压电效应的晶体则称为压电晶体,它只存在于没有对称中心的晶类中。最早发现的压电晶体是水晶(α- SiO2) 。它具有频率稳定的特性, 是一种理想的压电材料, 可用来制造谐振器、滤波器、换能器、光偏转器、声表面波器件及各种热敏、气敏、光敏和化学敏器件等。它还被广泛地应用于人们的日常生活中, 如石英表、电子钟、彩色电视机、立体声收音机及录音机等。

近年来, 人们又研制出许多新的压电晶体, 如钙钛矿型结构的铌酸锂(LiNbO3) 、钽酸钾( KTaO3)

等,钨青铜型结构的铌酸钡钠(Ba2NaNb5O15) 、铌酸钾锂( K1 - xLiNbO3) 等以及层状结构的锗酸铋(Bi 12GeO20) 等。利用这些晶体的压电效应,可制成各种器件, 广泛地用于军事上和民用工业, 如血压计、呼吸心音测定器、压电键盘、延迟线、振荡器、放大器、压电泵、超声换能器、压电变压器等。

5. 闪烁晶体

这种晶体在X射线激发下会产生荧光, 形成闪烁现象。最早得到应用的闪烁晶体是掺铊碘化钠(Tl :NaI) 晶体。该晶体的发光波长在可见光区,闪烁效率高, 又易于生长大尺寸单晶, 在核科学和核工

业上得到广泛的应用。20 世纪80 年代初, 中科院上海硅酸盐研究所采用坩埚下降法成功地生长了大尺寸锗酸铋(Bi 4Ge 3O12) 单晶。由于这种晶体阻挡高能射线能力强、分辨率高, 因而特别适合于高能粒子和高能射线的探测, 在基本粒子、空间物理和高能物理等研究领域有广泛的应用, 并已十分成功地用于欧洲核子研究中心L3 正负电子对撞机的电磁量能器上。此后, BaF2 晶体成为又一新型闪烁材料。除了在高能物理中应用之外, 该晶体在低能物理方面已用于正电子湮没谱仪, 使谱仪的分辨率和计数效率

均得到很大的提高。此外, 它还可用于检查隐藏的爆炸物、石油探测、放射性矿物探测、正电子发射层

析照相(简称PET) 等方面,具有良好的应用前景。

6. 声光晶体

当光波和声波同时射到晶体上时, 声波和光波之间将会产生相互作用, 从而可用于控制光束, 如使光束发生偏转、使光强和频率发生变化等, 这种晶体称为声光晶体, 如钼酸铅( PbMoO4) 、二氧化碲(TeO2) 、硫代砷酸砣( Tl 3AsS4) 等。利用这些晶体,人们可制成各种声光器件, 如声光偏转器、声光调Q 开关、声表面波器件等, 从而把这些晶体广泛地用于激光雷达、电视及大屏幕显示器的扫描、光子计

算机的光存储器及激光通信等方面。

7. 光折变晶体

光折变晶体是众多晶体中最奇妙的一种晶体。当外界微弱的激光照到这种晶体上时, 晶体中的载流子被激发, 在晶体中迁移并重新被捕获, 使得晶体内部产生空间电荷场, 然后, 通过电光效应,空间电荷场改变晶体中折射率的空间分布, 形成折射率光栅,从而产生光析变效应。光折变效应的特点是, 在弱光作用下就可表现出明显的效应。例如,在自泵浦相位共轭实验中,一束毫瓦级的激光与光折变晶体作用就可以产生相 位共轭波, 使畸变得无法辨认的图像清晰如初。由于折射率光栅在空间上是非局域的, 它在波矢方向相对于干涉条纹有一定的空间相移, 因而能使光束之间实现能量转换。如两波耦合实验中, 当一束弱信号光和一束强光在光折变晶体中相互作用时, 弱信号光可以增强1 000 倍。此外, 凭借着光折变效应, 光折变晶体还具有以下特殊的性能: 可以在3cm3 的体积中存储5 000幅不同的图像, 并可以迅速显示其中任意一幅可以精密地探测出小得只有10 - 7米的距离改变可以滤去静止不变的图像, 专门跟踪刚发生的图像改变甚至还可以模拟人脑的联想思维能力。因此,这种晶体一经发现,便引起了人们的极大兴趣。

目前, 有应用价值的光折变晶体有钛酸钡(BaTiO3) 、铌酸钾( KNbO3) 、铌酸锂(LiNbO3) 、铌酸锶

钡(Sr1 - xBaxNb2O6) 系列、硅酸铋(Bi 12SiO20) 等晶体。其中,掺铈钛酸钡(Ce :BaTiO3) 是由中国科学院物理研究所于90 年代在国际上首次研制成功的。它的优异性能, 使光折变晶体在理论研究和实用化方面取得突破性进展。当前, 光折变晶体已发展成一种新颖的功能晶体, 在光的图像和信息处理、相位共轭、全息存储、光通讯和光计算机神经网络等方面展示着良好的应用前景。

三、晶体研究的发展趋势

随着人们对晶体认识的不断深入, 晶体研究的方向也逐步地发生着变化, 其总的发展趋势是: 从晶态转向非晶态从体单晶转向薄膜晶体从通常的晶格转向超晶格从单一功能转向多功能从体性质转向表面性质从无机扩展到有机,等等。此外, 鉴于充分认识到晶体结构—性能关系的重要性, 人们已经开始利用分子设计来探索各种新型晶体。而且, 随着光子晶体和纳米晶体的出现和发展, 人类对晶体的认识更是有了新的飞跃。可以相信, 在不久的将来, 晶体的品种将会更多、性能将会更优异、应用范围也将会越来越广。

总之,晶体不仅是美丽的,而且也是有用的。它蕴涵着丰富的内容, 是人类宝贵的财富。但迄今为

止, 人们对它的认识犹如冰山之一角, 还有许多未知领域等待着我们去探索。

(王皖燕 中国科学院物理研究所,博士北京100080)