Čudež na področju funkcionalnih materialov
KotdiamantUporaba vključuje širok spekter tehnologij in je zelo zahtevna. Za njeno izvedbo v relativno kratkem času so potrebne skupne raziskave na različnih področjih. V prihodnosti je treba nenehno razvijati in izboljševati tehnologijo rasti diamantov s CVD ter raziskovati uporaboCVD diamantfilm v akustiki, optiki in elektriki. V 21. stoletju bo postal nov material za visokotehnološki razvoj. CVD se lahko uporablja tako za inženirske materiale kot za funkcionalne materiale. Sledi le uvod v njegove funkcionalne aplikacije.
Kaj je funkcionalni material? Funkcionalni materiali se nanašajo na različne materiale s fizikalnimi in kemičnimi funkcijami, kot so svetloba, elektrika, magnetizem, zvok in toplota, ki se uporabljajo v industriji in tehnologiji, vključno z električnimi funkcionalnimi materiali, magnetnimi funkcionalnimi materiali, optičnimi funkcionalnimi materiali, superprevodnimi materiali, biomedicinskimi materiali, funkcionalnimi membranami itd.
Kaj je funkcionalna membrana? Kakšne so njene značilnosti? Funkcionalna membrana se nanaša na tankoplastni material s fizikalnimi lastnostmi, kot so svetloba, magnetizem, električna filtracija, adsorpcija, in kemijskimi lastnostmi, kot sta kataliza in reakcija.
Značilnosti tankoplastnih materialov: Tankoplastni materiali so tipični dvodimenzionalni materiali, torej so veliki na dveh merilih in majhni na tretjih. V primerjavi z običajno uporabljenimi tridimenzionalnimi materiali v razsutem stanju imajo številne značilnosti v delovanju in strukturi. Največja značilnost je, da je nekatere lastnosti funkcionalnih filmov mogoče doseči s posebnimi metodami priprave tankih filmov med pripravo. Zato so tankoplastni funkcionalni materiali postali vroča tema pozornosti in raziskav.
Kotdvodimenzionalni materialNajpomembnejša lastnost tankoplastnih materialov je tako imenovana velikostna značilnost, ki jo je mogoče uporabiti za miniaturizacijo in integracijo različnih komponent. Številne uporabe tankoplastnih materialov temeljijo na tej točki, najpogostejša pa je uporaba v integriranih vezjih in za povečanje gostote shranjevanja računalniških komponent.
Zaradi majhnosti je relativni delež površine in vmesnika v tankoplastnem materialu relativno velik, lastnosti površine pa so izjemno izrazite. S površinskim vmesnikom je povezanih več fizikalnih učinkov:
(1) Selektivni prenos in odboj zaradi učinka interference svetlobe;
(2) Neelastično sipanje, ki ga povzroči trk med elektroni in površino, povzroča spremembe v prevodnosti, Hallovem koeficientu, učinku magnetnega polja toka itd.;
(3) Ker je debelina filma veliko manjša od povprečne proste poti elektronov in blizu Drobyijeve valovne dolžine elektronov, se bodo elektroni, ki se premikajo naprej in nazaj med obema površinama filma, interferirali, energija, povezana z navpičnim premikanjem površine, pa bo imela diskretne vrednosti, kar bo vplivalo na transport elektronov;
(4) Na površini se atomi periodično prekinjajo, raven površinske energije in število ustvarjenih površinskih stanj pa sta istega reda velikosti kot število površinskih atomov, kar bo imelo velik vpliv na materiale z malo nosilci naboja, kot so polprevodniki;
(5) Število sosednjih atomov površinskih magnetnih atomov se zmanjša, kar povzroči povečanje magnetnega momenta površinskih atomov;
(6) Anizotropija tankoplastnih materialov itd.
Ker na delovanje tankoplastnih materialov vpliva postopek priprave, je večina med postopkom priprave v neravnovesnem stanju. Zato se lahko sestava in struktura tankoplastnih materialov spreminjata v širokem razponu, ne da bi ju omejevalo ravnovesno stanje. Tako lahko ljudje pripravijo številne materiale, ki jih je težko doseči z materiali v razsutem stanju, in pridobijo nove lastnosti. To je pomembna lastnost tankoplastnih materialov in pomemben razlog, zakaj tankoplastni materiali pritegnejo pozornost ljudi. Ne glede na to, ali se uporabljajo kemične ali fizikalne metode, je mogoče dobiti zasnovan tanki film.