各类材料技术分析总结 - 图文

目录

1、材料的电镜（扫描、透射）分析 ·····························3 2、硅太阳电池材料与技术 ·····································6 3、电池材料与电动汽车········································8 4、生物医学信息材料与技术····································10 5、有机发光材料与技术 ·······································13 6、无机发光材料与LED······································· 15 7、高分子材料················································17

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材料的电镜（扫描、透射）分析

一、扫描电镜分析 扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描， 将产生的二次电子用特制的探测器收集，形成 电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体。 （细胞、组织）表面的立体构像，可摄制成照片。 1、目的：利用扫描电镜可进行观察纳米材料、进 口材料断口的分析 、直接观察大试样的原始表 面、观察厚试样 、观察试样的各个区域的细节 、在大视场、低放大倍数下观察样品 、进行从高倍到低倍的连续观察 、从试样表面形貌获得多方面资料 2、原理：电子枪发射出来的电子束，经栅极聚焦后，在加速电压作用下，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现一个亮点。扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法，把样品表面不同的特征，按顺序，成比例地转换为视频信号，完成一帧图像，从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的各种特征图像。 3、存在的问题 样本是在真空条件下观察，因此无法进行活样本观察。电子束可能会破坏样本的结构，使观察不够准确。 二、透射电镜分析 透射电镜，即透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM），通常称作电子显微镜或电镜（EM）， 是使用最为广泛的一类电镜。透射电镜是一种高分辨率、 高放大倍数的显微镜，是材料科学研究的重要手段，能提供 极微细材料的组织结构、晶体结构和化学成分等方面的信息。 透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～几十万 2

倍。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，必须制备更薄的超薄切片（通常为50～100nm）。其制备过程与石蜡切片相似，但要求极严格。

2、仪器组成：：照明系统，成像光学系统；记录系统；真空系统;电气系统。 3、样品的制备 粉末样品的制备

用超声波分散器将需要观察的粉末在溶液中分散成悬浮液。用滴管滴几滴在覆盖有碳加强火棉胶支持膜的电镜铜网上。待其干燥后，再蒸上一层碳膜，即成为电镜观察用的粉末样品。 薄膜样品的制备

块状材料是通过减薄的方法制备成对电子束透明的薄膜样品。制备薄膜一般有以下步骤：

（1）切取厚度小于0.5mm 的薄块。

（2）用金相砂纸研磨，把薄块减薄到0.1mm-0.05mm 左右的薄片。为避免严重发热或形成应力，可采用化学抛光法。

（3）用电解抛光，或离子轰击法进行最终减薄，在孔洞边缘获得厚度小于500nm 薄膜。

硅太阳电池材料与技术

一、 目的：1、了解硅电池的基本结构。

2、了解硅太阳电池的基本原理。 3、了解硅太阳电池的发展形势 。

二、对太阳能电池材料一般的要求

1、 半导体材料的禁带不能太宽； 2、 要有较高的光电转换效率：

3、 材料本身对环境不造成污染； 4、 材料便于工业化生产且材料性能稳定

三、硅太阳能电池工作原理与结构：

硅材料是一种半导体材料，太阳能电池发电的原理主要就是利用这种半导体的光电效应。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在一个空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P型半导体。

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同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N型半导体。

晶体硅的发电过程：P型晶体硅经过掺杂磷可得N型 硅，形成P-N结，当光线照射到硅晶体的表面时，一 部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子， 使电子发生跃迁，成为自由电子，在P-N结两侧聚 集，产生电位差。当外部接通电路时，在该电压的作 用下，将有电流流过外部电路产生一定的输出功率。

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下： 正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：

正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。 N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。

（三）制备方法及步骤：

1.制作二氧化钛膜

(1)先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨 (2)接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜

(3)把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结10～15分钟，然后冷却 2.利用染料为二氧化钛着色

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把二氧化钛膜进行着色，大约需要5分钟，直到膜层变成深紫色，如果膜层两面着色的不均匀，可以再浸泡5分钟，然后用乙醇冲洗，并用柔软的纸轻轻地擦干。 3.制作正电极

由染料着色的TiO2为电子流出的一极（即负极）。正电极可由导电玻璃的导电面（涂有导电的SnO2膜层）构成，利用一个简单的万用表就可以判断玻璃的那一面是可以导电的，利用手指也可以做出判断，导电面较为粗糙。，然后在导电面上均匀地涂上一层石墨。 4.加入电解质

利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质，它主要用于还原和再生染料。 5.组装电池

把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质，然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开，用两个夹子把电池夹住，两片玻璃暴露在外面的部分用以连接导线。这样，能电池就做成了。

6.电池的测试

在室外太阳光下，检测太阳能电池是否可以产生电流。

（四）小结：太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。

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