目前地球上的主要能源－化石燃料（煤、石油、天然气等）存在的主要问题是： ♣ 利用效率低 ♣ 应用技术落后，对环境造成污染（烟尘、有害气体等） ♣ 未开采的储量已经不多，终将消耗
因而，开发新能源和节能技术是当前始终如一的研究课题， 涉及 种类繁多的新材料：
★核能技术材料（陶瓷核燃料，核反应堆容器材料……） ★储氢材料（SmCo5，NbTi合金……） ★燃料电池材料（电解质、阴极、阳极、连接材料、密封材料……) ★风力发电设备材料（高强度轻质复合材料……） ★太阳电池材料（Si，a－Si， CdSe， GaAs……） ★超导输电线材料 ★镍氢电池、锂离子电池相关材料 ★……
温区。能够用来产生20T以上的强磁场，这正好克服了常规低温超导材料的不
足之处。高温氧化物超导体是非常复杂的多元体系，一些材料科学研究领域最 新的技术和手段，如非晶技术、纳米粉技术、磁光技术、隧道显微技术及场离
子显微技术等都被用来研究高温超导体，其中许多研究工作都涉及了材料科学
的前沿问题。高温超导材料的研究工作已在单晶、薄膜、体材料、线材和应用 等方面取得了重要进展。
管理光纤、稀土掺杂光纤和高聚合物光
纤和其他特种微气孔光纤或微结构光纤；
特别是光纤预制棒制造技术是光纤制造
技术的核心，也一直是我国光纤产业发
展的最薄弱环节
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固体化学与无机膜研究所
●新型能源材料
自支撑型平板式SOFC
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固体化学与无机膜研究所 ●太阳能利用技术
单晶硅，多晶硅，非晶硅太阳电池材料； II－VI族化合物 半导体太阳电池材料：ZnSe， CdTe。。。要求：研制出光 电转换效率大于 18%的低成本、大面积、可商业化的硅基太 阳能电池及其组件。 IBM公司研制的多层复合太阳能电池，转换率高达40%。 ♣ 太阳能的综合利用 (光电、热电、热交换)及其与风力发电 的耦合技术；建立总体利用效率达15%的追尾聚集光式太阳 能光电、热电、热交换系统并实用化，建立太阳能综合利用 与风力发电耦合的实用型分布式地面电站，并可并网供电。
★ 三维电路要求高性能衬底材料和高热导封装材料的研发
★ 铁电-Si微集成系统, 具有良好系统功能, 成为当前的研制热点
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固体化学与无机膜研究所
●
信息传输光纤材料
多模光纤、新型色散补偿光纤与色散
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固体化学与无机膜研究所 ●新型半导体材料与大规模三维集成电路
★元素半导体和化合物半导体：Si， Ge，金刚石, III－V、II－VI族化 合物单晶硅Si材料，直径，1970年50mm；1985年150mm； 2000 年225mm集成电路集成度：1987年 > 100万晶体管/平方厘米,2000 年>1000万(1024K)IBM预测, 2007年, 设计线宽将达到0.01 微米, 芯
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固体氧化物燃料电池（SOFC）工作原理
CH4
内重整
CO2 CO H2
阳极 氧离子固体电解质 阴极
H2 O
H2 O
电子
O2
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固体氧化物燃料电池的结构（1）
Ni-YSZ阳极 燃 料 气 YSZ电解质膜
空气 多孔支撑管
Ni接触杆 阴极LSM
管状SOFC电池结构示意图
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固体化学与无机膜研究所 ●固体氧化物燃料电池材料
固体氧化物燃料电池是一种新型绿色能源装置，比质子交换膜燃料 电池有更高的转换效率和节能效果，可减少二氧化碳排放 50%，不产 生NOx，已成为发达国家重点研究开发的新能源技术。但目前研究的 固体氧化物燃料电池的工作温度达800～900℃，其关键部件的材料 制备总是成为制约固体氧化物燃料电池发展的瓶颈。应突破的关键技 术主要有： a）高性能电极材料及其制备技术； b）新型电解质材料及电极支撑电解质隔膜的制备技术； c）电池结构优化设计及其制备技术； d）电池的结构、性能与表征的研究。 固体氧化物燃料电池的研究十分活跃，关键是电池材料，如固体 电解质薄膜和电池阴极材料，还有质子交换膜型燃料电池用的有机质 子交换膜等，都是目前研究的热点。
片上可集成10亿晶体管
★ GaAs为第二代半导体, 可在300-500℃ 使用, 运算频率可达2000 Mhz而 Si 仅可工作在250℃以下,频率仅为300 MHz
★ GaN为第三代化合物半导体 ,工作放热有可能使电路失效,
发展高热导的II型金刚石是个方向 ★ CVD法金刚石薄膜和AlN薄膜,将有效的提高了集成度
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固体化学与无机膜研究所 ●超导材料 以NbTi、Nb3Sn为代表的实用超导材料已实现了商品化，在核磁共振人体 成像（NMRI）、超导磁体及大型加速器磁体等多个领域获得了应用；但是， 由于常规低温超导体的临界温度太低，必须在昂贵复杂的液氦(4.2K)系统中使 用，因而严重地限制了低温超导应用的发展。 高温氧化物超导体，把超导应用温度从液氦（ 4.2K）提高到液氮（77K）