第一篇：SiC材料的制備與應(yīng)用

SiC材料的制備與應(yīng)用

摘要:本文主要介紹了SiC材料的制備方法，通過不同制備的方法獲得不同結(jié)構(gòu)的SiC，其中主要有α-SiC、β-SiC和納米SiC。并介紹了SiC材料在材料中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：α-SiC；β-SiC；納米SiC； 前言：

SiC 是人造強(qiáng)共價健化合物材料, 碳化硅又稱金鋼砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。目前我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

2、SiC粉末的合成方法及應(yīng)用： 2.1 Acheson法生產(chǎn)SiC的進(jìn)展

經(jīng)過百年發(fā)展, 現(xiàn)代SiC 工業(yè)生產(chǎn)仍采用的是Acheson 間歇式工藝。這是工業(yè)上采用最多的合成方法，即用電將石英砂和焦炭的混合物加熱至2500℃左右高溫反應(yīng)制得。因石英砂和文章拷貝于華夏陶瓷網(wǎng)焦炭中通常含有Al和Fe等雜質(zhì)，在制成的SiC中都固溶有少量雜質(zhì)。其中，雜質(zhì)少的呈綠色，雜質(zhì)多的呈黑色。目前SiC 冶煉爐改進(jìn)處于: ①爐體規(guī)模增大;老式冶煉爐長為5～10m ,現(xiàn)在可長至25m ,裝料高達(dá)以千噸計;②送電功率增大:現(xiàn)在冶煉爐功率多在3000至7000kW 之間,功率在12 ,000kW的超大型冶煉爐已在我國寧夏北方碳化硅公司正常運(yùn)行;③電源由交流改為直流,保證了電網(wǎng)安全和穩(wěn)定,操作更方便。

工業(yè)SiC 生產(chǎn)耗能高、對環(huán)境和大氣有污染,且勞動量大。因此歐美發(fā)達(dá)國家盡管SiC 用量不斷增大,但生產(chǎn)持續(xù)降低,代以從國外進(jìn)口,同時加大了高性能SiC 材料的開發(fā)力度。中國、巴西和委內(nèi)瑞拉等發(fā)展中國家的初級SiC 產(chǎn)量已占全世界的65 %以上。傳統(tǒng)的SiC 冶煉爐主要不能完全解決以下環(huán)境問題:(1)CO2、SO2 和扒墻時產(chǎn)生的SiC 粉塵的污染。(2)解決原料悶燃放出的臭氣和石油焦的揮發(fā)份,尤其是燃燒時或燃燒后及扒墻時產(chǎn)生的SO2、H2S 和硫醇類等含硫物質(zhì)和CO 氣體帶來的環(huán)境問題。(3)無法收集冶煉時產(chǎn)生的爐內(nèi)逸出氣體用以發(fā)電或合成氣體。

七十年代德國ESK公司在發(fā)展Acheson 工藝方面取得了突破[2 ]。ESK的大型SiC 冶煉爐建在戶外,沒有端墻和側(cè)墻,直線型或U 型電極位于爐子底部,爐長達(dá)60m ,用PE 包封蓋以收集爐內(nèi)逸出氣體(～100 ×206m3 s.t.p),提取硫后將其通過管道輸送到廠區(qū)內(nèi)小型火電廠發(fā)電?？蓽p少污染并節(jié)能20 %。該爐可采用成本低、活性高、易反應(yīng)的高硫份石油焦和焦碳作為原料,將原料含硫量由傳統(tǒng)SiC 冶煉爐允許的1.5 %提高到5.0 %。Acheson 法制備SiC 的優(yōu)點(diǎn)是原料便宜，方法成熟易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)是粉體質(zhì)量不高:比表面積1～ 15m2/ g , 氧化物含量1wt %左右, 金屬雜質(zhì)含量1 ,400～2 ,800ppm ,依賴于粉碎、酸洗等后繼工藝和手段。

2.2 Acheson 法生產(chǎn)的SiC 的工業(yè)應(yīng)用

Acheson 法制備的SiC 材料大量應(yīng)用于磨料、耐火材料、結(jié)構(gòu)陶瓷和煉鋼脫氧劑。在SiC 的諸多用途中,磨料與磨削材料的應(yīng)用是一重要方向,廣泛用于切割和研磨玻璃、陶瓷、石料、鑄鐵零件、有色金屬材料、硬質(zhì)合金、鈦合金和高速鋼刀具精磨等。碳化硅耐火材料用途十分廣泛:在鋼鐵冶煉中,可用作盛鋼桶內(nèi)襯、水口、高爐爐底和爐腹、加熱爐無水冷滑軌;在有色金屬冶煉中,大量用作蒸餾器、精餾塔托盤、電解槽側(cè)墻、管道、坩鍋;石油化工中用作脫硫爐、油氣發(fā)生器等;陶瓷工業(yè)中大量用作各種窯爐的棚板,隔焰材料等。SiC含量大于90 %的普通耐火材料主要用以制造耐中等高溫的爐窯構(gòu)件;含量大于83 %的低品位耐火材料,主要用于出鐵槽、鐵水包等的內(nèi)襯。SiC 作為脫氧劑具有粒度細(xì)小、反應(yīng)強(qiáng)烈、脫氧時間短、節(jié)約能源、電爐生產(chǎn)率高、脫硫效果好、脫氧成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。國外八十年代前后已普遍使用SiC 做煉鋼脫氧劑,我國始于1985 年,近年來已在鋼鐵企業(yè)普遍使用。我國鋼鐵年產(chǎn)量已達(dá)1 億噸左右,每噸鋼鐵需要3～5kg SiC脫氧劑,加上鑄造行業(yè),脫氧劑的年用量巨大。煉鋼用脫氧劑SiC 也是我國重要的出口產(chǎn)品。另外SiC 在取代氧化鋁或石墨密封環(huán)方面應(yīng)用廣泛,在歐洲年用量約12 ×106 副,美國6 ×106 副,日本為106 副,并有大量增加的趨勢。2.3 SiO2-C還原法

工業(yè)上按下列反應(yīng)式利用高純度石英砂和焦炭或石油焦在電阻爐內(nèi)產(chǎn)生SiC：

因?yàn)槭俏鼰岱磻?yīng)，需使用大量能量。用此法制得的SiC 含量一般為96%左右，顏色有綠色和黑色，SiC含量越高顏色越淺，高純?yōu)闊o色。2.4 氣凝SiO2的碳還原法

在粒度18-22納米的SiO2中加入30-35納米的天然氣炭黑，在1400-1500℃溫度下通氬氣保護(hù)，反應(yīng)即可獲得純的SiC。反應(yīng)中加入微量SiC粉可抑制SiC晶體的長大。2.5 氣相合成法

在氣相硅的鹵化物中加入碳?xì)浠衔锊⑼ㄈ胍欢康臍錃猓?200-1800℃的高溫作用下可以制取高純SiC。在這個反應(yīng)中，碳?xì)浠衔锸翘嫉妮d體，氫氣作還原劑，同時氫氣還可以抑制在SiC生成過程中游離硅和碳的沉積。3 新型SiC 材料的制備及其應(yīng)用

隨著先進(jìn)的分析工具和生產(chǎn)技術(shù)裝備的發(fā)展,人們對SiC 材料的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的研究逐步深入,開發(fā)了一系列新的SiC 制備技術(shù)和新的工業(yè)產(chǎn)品及用途。3.1 β-SiC 微粉

β-SiC 微粉的制取方法很多,主要是八十年代后期發(fā)展起來的溶膠凝膠法、聚合物熱分解法和各種氣相法。氣相法和聚合物熱裂解法低溫合成SiC 微粉的研究已經(jīng)進(jìn)行多年。在600～1 ,800 ℃下熱裂解CH3-SiH3 已獲得產(chǎn)量很高的無定型SiC 微粉,其比表面積為25m2/ g ,雜質(zhì)總量低于60ppm。能無壓燒結(jié)至很高的密度,是高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料的理想原材料,可作為高溫燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子、噴嘴、燃燒器,高溫氣體的熱交換器部件,發(fā)動機(jī)中的汽缸和活塞等部件,還可作為核反應(yīng)堆材料及火箭頭部雷達(dá)天線罩等。陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率比一般燃?xì)廨啓C(jī)可提高20 %以上[3 ]。德國ESK公司將SiC 作為渦輪增壓器轉(zhuǎn)子裝在汽油發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車上,最大轉(zhuǎn)速為96 ,000n/ min ,排氣溫度為1 ,030 ℃,經(jīng)過1 ,000km 的路面試驗(yàn),表現(xiàn)出優(yōu)異的響應(yīng)特性。近年來人們更多地關(guān)注在柴油發(fā)動機(jī)上應(yīng)用陶瓷,SiC主要用做這種陶瓷發(fā)動機(jī)的挺柱、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子、渦流式鑲塊等。1985 年,日本NGK廠生產(chǎn)的增壓器轉(zhuǎn)子已投入市場。美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室能源與環(huán)境研究室運(yùn)輸研究中心預(yù)計2000～2010 年汽車發(fā)動機(jī)用陶瓷件可占領(lǐng)66 %～90 %的零件市場,總價值超過36 億美元,顯示出十分廣闊的應(yīng)用前景[4 ]。3.2 化學(xué)氣相沉積CVDSiC 基于理論致密結(jié)構(gòu)和高純度(99.999 %)表現(xiàn)出優(yōu)異的物理化學(xué)性能已為人們所共知,利用擴(kuò)散勢壘作原子能材料和熱壓光學(xué)鏡頭的模具即是兩例應(yīng)用。另外,在碳或鎢纖維芯上氣相沉積SiC 已制造出直徑在120μm 的纖維。最近Morton Inter-national Advanced Materials 公司宣布已批量成功地研制出1 ,500mm 寬、25mm 厚的無基底CVD-SiC 薄板,該材料在室溫時熱傳導(dǎo)系數(shù)250W/ m·K, 抗彎強(qiáng)度466GPa ,表面可拋光至亞納米光學(xué)精度。其新型應(yīng)用包括高溫激光光學(xué)裝置、密封和耐磨元件、計算機(jī)儲存介質(zhì)的基片以及電子包封元件[5 ]。

3.3 SiC 晶須

SiC 晶須是立方SiC 晶體極端各向異性生長的產(chǎn)物,長徑比一般> 10。半徑從幾十分之一到幾微米,長度可至幾百微米,特殊工藝下可達(dá)100mm。晶須生長的研究始于六十年代初期,美國Carborundum 公司在研制增強(qiáng)添加劑時發(fā)展了半商業(yè)性工藝,德國ESK公司在批量生產(chǎn)晶須方面也做了大量的努力[6 ]。晶須生長機(jī)理有氣相凝聚、氣固相(VS)和氣-固-液反應(yīng)(VLS)三種。前兩種工藝生成的健康晶須直徑< 3μm ,VLS 工藝生成的晶須直徑為3～5μm ,長度超長者可達(dá)100mm。VLS機(jī)理,SiC的兩種組成元素由甲烷和一氧化硅提供,在Fe ,Co ,Cr 和Mn 等催化劑的作用下提供足夠的Si 和C 維持反應(yīng)和沉積使SiC 晶須生長。晶須的拉伸強(qiáng)度和彈性模量分別高達(dá)16MPa和580GPa。3.4 SiC 片晶

SiC 片晶基于優(yōu)異的機(jī)械性能和較低的商業(yè)成本作為復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)劑引起了極大的研究興趣。六方片狀SiC 晶體生長于Acheson 爐的中心部位,但這種SiC片晶完全混生且晶粒生長過大并不適于用作陶瓷材料補(bǔ)強(qiáng)劑。人們?yōu)楣I(yè)合成分散的小尺寸SiC 片晶做了大量的努力[7 ] ,用少量硼或鋁作擴(kuò)散促進(jìn)劑在高溫下合成了10～ > 100μm 的小尺寸SiC 片晶,而硼或鋁又是眾所周知的SiC 燒結(jié)助劑。有添加劑存在的情況下,在β-SiC 微粉中混入適當(dāng)?shù)腟iO2和C或Si和C于1 ,900～2 ,100 ℃、惰性氣氛中可以得到90 %的α-SiC片晶。SiC片晶的特性和機(jī)械性能。實(shí)驗(yàn)表明SiC 片晶在金屬和陶瓷基體復(fù)合材料中起到了很好的補(bǔ)強(qiáng)作用。結(jié)論：

SiC 作為一個用途廣泛的工程材料已經(jīng)深入到了人類生活的每一個角落,在數(shù)代科技人員的努力下極大地促進(jìn)了工業(yè)發(fā)展。隨著對其制備技術(shù)的深入研究,人們將會發(fā)現(xiàn)更多的SiC 新用途并獲得更多的SiC新型工業(yè)產(chǎn)品。未來,用Acheson 法制備[10]的SiC 在產(chǎn)量和規(guī)模上將繼續(xù)占主導(dǎo)地位,廣泛應(yīng)用在各工業(yè)領(lǐng)域內(nèi),同時利用其獨(dú)特的物理化學(xué)性能,繼續(xù)開發(fā)出象煉鋼脫氧劑等對基礎(chǔ)工業(yè)有重大影響的用途。為滿足燒結(jié)高致密、高強(qiáng)度、高性能陶瓷材料并使之應(yīng)用在高技術(shù)工業(yè)領(lǐng)域,新型的高技術(shù)SiC 制備技術(shù)也會迅速蓬勃發(fā)展起來。降低成本、完善工藝,并與后續(xù)制備技術(shù)如燒結(jié)等相適應(yīng),在經(jīng)濟(jì)和效果上取得最佳成效是其方向。在電子器件應(yīng)用方面也會獲得更大的發(fā)展。

第二篇：SiC材料

SiC材料的制備與應(yīng)用

摘要:本文主要介紹了SiC材料的制備方法，通過不同制備的方法獲得不同結(jié)構(gòu)的SiC，其中主要有α-SiC、β-SiC和納米SiC。并介紹了SiC材料在材料中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：α-SiC；β-SiC；納米SiC； 前言：

SiC 是人造強(qiáng)共價健化合物材料, 碳化硅又稱金鋼砂或耐火砂。碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。目前我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。

自E.G.Ache-son1891 年電熔金剛石時被首次發(fā)現(xiàn)以來,SiC 材料以優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率、高耐磨性和腐蝕性在航空航天、汽車、機(jī)械、電子、化工等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前SiC 以Acheson 方法為主要生產(chǎn)方式,年產(chǎn)量超過百萬噸。我國黃河中上游的青甘寧和內(nèi)蒙等省區(qū)由于具有豐富的水火電資源和優(yōu)質(zhì)的原材料,SiC 廠家眾多,SiC 工業(yè)是該地區(qū)支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國SiC 年產(chǎn)量約38 萬噸,占世界年產(chǎn)量的40 % ,是SiC 的使用及出口大國

[1 ]

,在α-SiC、β-SiC、SiC 微粉、SiC 晶須及SiC 復(fù)合材料等領(lǐng)域的研究也相當(dāng)活躍。本文對SiC 材料的制備技術(shù)和它的典型應(yīng)用以及新近發(fā)展的工業(yè)應(yīng)用作一較全面的評述。

2、SiC粉末的合成方法及應(yīng)用：

目前SiC的制備方法主要有Acheson法、化合法、熱分解法、氣相反相法等。2.1 Acheson法生產(chǎn)SiC的進(jìn)展

經(jīng)過百年發(fā)展, 現(xiàn)代SiC 工業(yè)生產(chǎn)仍采用的是Acheson 間歇式工藝。這是工業(yè)上采用最多的合成方法，即用電將石英砂和焦炭的混合物加熱至2500℃左右高溫反應(yīng)制得。因石英砂和文章拷貝于華夏陶瓷網(wǎng)焦炭中通常含有Al和Fe等雜質(zhì)，在制成的SiC中都固溶有少量雜質(zhì)。其中，雜質(zhì)少的呈綠色，雜質(zhì)多的呈黑色。目前SiC 冶煉爐改進(jìn)處于: ①爐體規(guī)模增大;老式冶煉爐長為5～10m ,現(xiàn)在可長至25m ,裝料高達(dá)以千噸計;②送電功率增大:現(xiàn)在冶煉爐功率多在3000至7000kW 之間,功率在12 ,000kW的超大型冶煉爐已在我國寧夏北方碳化硅公司正常運(yùn)行;③電源由交流改為直流,保證了電網(wǎng)安全和穩(wěn)定,操作更方便;④結(jié)構(gòu)

上的改進(jìn),主要在端墻和側(cè)墻及乏料應(yīng)用上。另外,目前的直流和交流電阻爐有更長的壽命,更易于裝卸作業(yè)。隨著Acheson 冶煉爐的大型化,易產(chǎn)生電板熱負(fù)荷過載和爐芯表面單位負(fù)荷過大兩個問題。爐芯結(jié)構(gòu)不規(guī)則或不均勻和大爐芯表面單位負(fù)荷會產(chǎn)生頻繁噴爐影響冶煉爐操作并導(dǎo)致側(cè)墻和端墻的破壞。盡管固定式和移動式SiC 冶煉爐各有利弊,但大多數(shù)SiC生產(chǎn)廠家都是應(yīng)用帶或不帶底部排氣的固定式SiC 冶煉爐。

工業(yè)SiC 生產(chǎn)耗能高、對環(huán)境和大氣有污染,且勞動量大。因此歐美發(fā)達(dá)國家盡管SiC 用量不斷增大,但生產(chǎn)持續(xù)降低,代以從國外進(jìn)口,同時加大了高性能SiC 材料的開發(fā)力度。中國、巴西和委內(nèi)瑞拉等發(fā)展中國家的初級SiC 產(chǎn)量已占全世界的65 %以上。傳統(tǒng)的SiC 冶煉爐主要不能完全解決以下環(huán)境問題:(1)CO2、SO2 和扒墻時產(chǎn)生的SiC 粉塵的污染。(2)解決原料悶燃放出的臭氣和石油焦的揮發(fā)份,尤其是燃燒時或燃燒后及扒墻時產(chǎn)生的SO2、H2S 和硫醇類等含硫物質(zhì)和CO 氣體帶來的環(huán)境問題。(3)無法收集冶煉時產(chǎn)生的爐內(nèi)逸出氣體用以發(fā)電或合成氣體。

七十年代德國ESK公司在發(fā)展Acheson 工藝方面取得了突破[2 ]。ESK的大型SiC 冶煉爐建在戶外,沒有端墻和側(cè)墻,直線型或U 型電極位于爐子底部,爐長達(dá)60m ,用PE 包封蓋以收集爐內(nèi)逸出氣體(～100 ×206m3 s.t.p),提取硫后將其通過管道輸送到廠區(qū)內(nèi)小型火電廠發(fā)電。可減少污染并節(jié)能20 %。該爐可采用成本低、活性高、易反應(yīng)的高硫份石油焦和焦碳作為原料,將原料含硫量由傳統(tǒng)SiC 冶煉爐允許的1.5 %提高到5.0 %。Acheson 法制備SiC 的優(yōu)點(diǎn)是原料便宜，方法成熟易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。缺點(diǎn)是粉體質(zhì)量不高:比表面積1～ 15m2/ g , 氧化物含量1wt %左右, 金屬雜質(zhì)含量1 ,400～2 ,800ppm ,依賴于粉碎、酸洗等后繼工藝和手段。

2.2 Acheson 法生產(chǎn)的SiC 的工業(yè)應(yīng)用

Acheson 法制備的SiC 材料大量應(yīng)用于磨料、耐火材料、結(jié)構(gòu)陶瓷和煉鋼脫氧劑。在SiC 的諸多用途中,磨料與磨削材料的應(yīng)用是一重要方向,廣泛用于切割和研磨玻璃、陶瓷、石料、鑄鐵零件、有色金屬材料、硬質(zhì)合金、鈦合金和高速鋼刀具精磨等。碳化硅耐火材料用途十分廣泛:在鋼鐵冶煉中,可用作盛鋼桶內(nèi)襯、水口、高爐爐底和爐腹、加熱爐無水冷滑軌;在有色金屬冶煉中,大量用作蒸

餾器、精餾塔托盤、電解槽側(cè)墻、管道、坩鍋;石油化工中用作脫硫爐、油氣發(fā)生器等;陶瓷工業(yè)中大量用作各種窯爐的棚板,隔焰材料等。SiC含量大于90 %的普通耐火材料主要用以制造耐中等高溫的爐窯構(gòu)件;含量大于83 %的低品位耐火材料,主要用于出鐵槽、鐵水包等的內(nèi)襯。SiC 作為脫氧劑具有粒度細(xì)小、反應(yīng)強(qiáng)烈、脫氧時間短、節(jié)約能源、電爐生產(chǎn)率高、脫硫效果好、脫氧成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。國外八十年代前后已普遍使用SiC 做煉鋼脫氧劑,我國始于1985 年,近年來已在鋼鐵企業(yè)普遍使用。我國鋼鐵年產(chǎn)量已達(dá)1 億噸左右,每噸鋼鐵需要3～5kg SiC脫氧劑,加上鑄造行業(yè),脫氧劑的年用量巨大。煉鋼用脫氧劑SiC 也是我國重要的出口產(chǎn)品。另外SiC 在取代氧化鋁或石墨密封環(huán)方面應(yīng)用廣泛,在歐洲年用量約12 ×106 副,美國6 ×106 副,日本為106 副,并有大量增加的趨勢。2.3 SiO2-C還原法

工業(yè)上按下列反應(yīng)式利用高純度石英砂和焦炭或石油焦在電阻爐內(nèi)產(chǎn)生SiC：

因?yàn)槭俏鼰岱磻?yīng)，需使用大量能量。用此法制得的SiC 含量一般為96%左右，顏色有綠色和黑色，SiC含量越高顏色越淺，高純?yōu)闊o色。2.4 氣凝SiO2的碳還原法

在粒度18-22納米的SiO2中加入30-35納米的天然氣炭黑，在1400-1500℃溫度下通氬氣保護(hù)，反應(yīng)即可獲得純的SiC。反應(yīng)中加入微量SiC粉可抑制SiC晶體的長大。2.5 氣相合成法

在氣相硅的鹵化物中加入碳?xì)浠衔锊⑼ㄈ胍欢康臍錃?，?200-1800℃的高溫作用下可以制取高純SiC。在這個反應(yīng)中，碳?xì)浠衔锸翘嫉妮d體，氫氣作還原劑，同時氫氣還可以抑制在SiC生成過程中游離硅和碳的沉積。3 新型SiC 材料的制備及其應(yīng)用

隨著先進(jìn)的分析工具和生產(chǎn)技術(shù)裝備的發(fā)展,人們對SiC 材料的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的研究逐步深入,開發(fā)了一系列新的SiC 制備技術(shù)和新的工業(yè)產(chǎn)品及用途。3.1 β-SiC 微粉

β-SiC 微粉的制取方法很多,主要是八十年代后期發(fā)展起來的溶膠凝膠

法、聚合物熱分解法和各種氣相法。氣相法和聚合物熱裂解法低溫合成SiC 微粉的研究已經(jīng)進(jìn)行多年。在600～1 ,800 ℃下熱裂解CH3-SiH3 已獲得產(chǎn)量很高的無定型SiC 微粉,其比表面積為25m2/ g ,雜質(zhì)總量低于60ppm。能無壓燒結(jié)至很高的密度,是高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料的理想原材料,可作為高溫燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子、噴嘴、燃燒器,高溫氣體的熱交換器部件,發(fā)動機(jī)中的汽缸和活塞等部件,還可作為核反應(yīng)堆材料及火箭頭部雷達(dá)天線罩等。陶瓷燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率比一般燃?xì)廨啓C(jī)可提高20 %以上[3 ]。德國ESK公司將SiC 作為渦輪增壓器轉(zhuǎn)子裝在汽油發(fā)動機(jī)試驗(yàn)車上,最大轉(zhuǎn)速為96 ,000n/ min ,排氣溫度為1 ,030 ℃,經(jīng)過1 ,000km 的路面試驗(yàn),表現(xiàn)出優(yōu)異的響應(yīng)特性。近年來人們更多地關(guān)注在柴油發(fā)動機(jī)上應(yīng)用陶瓷,SiC主要用做這種陶瓷發(fā)動機(jī)的挺柱、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子、渦流式鑲塊等。1985 年,日本NGK廠生產(chǎn)的增壓器轉(zhuǎn)子已投入市場。美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室能源與環(huán)境研究室運(yùn)輸研究中心預(yù)計2000～2010 年汽車發(fā)動機(jī)用陶瓷件可占領(lǐng)66 %～90 %的零件市場,總價值超過36 億美元,顯示出十分廣闊的應(yīng)用前景[4 ]。3.2 化學(xué)氣相沉積CVDSiC 基于理論致密結(jié)構(gòu)和高純度(99.999 %)表現(xiàn)出優(yōu)異的物理化學(xué)性能已為人們所共知,利用擴(kuò)散勢壘作原子能材料和熱壓光學(xué)鏡頭的模具即是兩例應(yīng)用。另外,在碳或鎢纖維芯上氣相沉積SiC 已制造出直徑在120μm 的纖維。最近Morton Inter-national Advanced Materials 公司宣布已批量成功地研制出1 ,500mm 寬、25mm 厚的無基底CVDNicalon 和Tyranno 等。最近Car-borundum 和Dow Corning 公司的SiC 纖維生產(chǎn)已有批量規(guī)模,德國已由幾個工業(yè)合作伙伴啟動了一項旨在開發(fā)SiC 纖維復(fù)合材料應(yīng)用的規(guī)模宏大的BMBF 研究計劃。Bayer 公司新研制出一種SiCH.Mehrwald.History and economic aspects of industrial SiC manufac2 true.cfi/ Ber., 1992 ,69(3):72～81 3 國家自然科學(xué)基金委員會.北京:無機(jī)非金屬材料科學(xué),科學(xué)出版社,1997 4 田增英.精密陶瓷及其應(yīng)用.北京:科學(xué)普及出版社,1993 5 Material Innovations : CVD , Scaled up for Commercial Production of BulkSiC.Am.Ceram.Soc.Bull.1993 ,72(3):74～78 6 Lipp.A., Silicumcarbid2whisker , das Versārkungsmaterial der Zukunft.Feinwerktechnik 1979 , 74(4):150～154 7 Boecker.W.D.et al , Hexagonal SiC Platelets and Preforms and Methods of Making and Using same , US4 , 756 ,895 ,1988 8 Baldus H.B-(N ,C)A New Ceramic Material for High Performance Applications., n : Evans , A.G.,Naslain ,R.(eds.): High Temperature Ceramic Matrix Comppositesll.Man-ufactruing and Materials Development.Ceram.Trans.Am.Ceram.Soc., 1995 ,(8):75～84 9 Bocker W.D.G., Chwastiak S., Frechette F., et al., Single Phase Alpha-SiC Reinforcements for Composites , 1995 ,(18):407 – 420 10 碳化硅制備方法含量檢測及應(yīng)用指導(dǎo)手冊.北京: 中國科技出版社, 2006

第三篇：超導(dǎo)材料應(yīng)用與制備概況

超導(dǎo)材料制備與應(yīng)用概述

摘要：新型超導(dǎo)材料一直是人類追求的目標(biāo)。本文主要從超導(dǎo)材料的性質(zhì)，制備，應(yīng)用等方面探索超導(dǎo)材料科學(xué)的發(fā)展概況。隨著高溫超導(dǎo)材料制備方法的不斷成熟，超導(dǎo)材料將越來越多的應(yīng)用于尖端技術(shù)中去，超導(dǎo)材料的應(yīng)用將給電工技術(shù)帶來質(zhì)的飛躍，因此，超導(dǎo)材料技術(shù)有著重大的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Γ山鉀Q未來能源，交通，醫(yī)療和國防事業(yè)中的重要問題。

關(guān)鍵詞：超導(dǎo)材料 強(qiáng)電應(yīng)用 弱電應(yīng)用 超導(dǎo)制備 1.引言

1911年荷蘭科學(xué)家onnes發(fā)現(xiàn)純水銀在4.2K附近電阻突然消失，接著發(fā)現(xiàn)其他一些金屬也有這樣的現(xiàn)象，隨著人們在Pb和其它材料中也發(fā)現(xiàn)這種性質(zhì)：在滿足臨界條件（臨界溫度Tc，臨界電流Ic，臨界磁場Hc）時物質(zhì)的電阻突然消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性的零電阻現(xiàn)象。只是直流電情況下才有零電阻現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)開拓了一個嶄新的物理領(lǐng)域。

超導(dǎo)材料具有1）零電阻性2）完全抗磁效應(yīng)3）Josephson效應(yīng)。這些性質(zhì)的研究與應(yīng)用使得超導(dǎo)材料的性能不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)臨界溫度也越來越高。一旦室溫超導(dǎo)達(dá)到實(shí)用化、工業(yè)化，將對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

2.超導(dǎo)材料主要制備技術(shù)

控制和操縱有序結(jié)晶需要充分了解原子尺度的超導(dǎo)相性能。有序、高質(zhì)量晶體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度較高 ,晶體質(zhì)量往往強(qiáng)烈依賴于合成技術(shù)和條件。目前，常用作制備超導(dǎo)材料的技術(shù)主要有： 2.1.1單晶生長技術(shù)

新超導(dǎo)化合物單晶樣品有多種生長方法。溶液生長和氣相傳輸生長法是制備從金屬間氧化物到有機(jī)物各類超導(dǎo)體的強(qiáng)有力工具。溶液生長的優(yōu)點(diǎn)就是其多功能性和生長速度 ,可制備出高純凈度和鑲嵌式樣品。但是 ,它并不能生產(chǎn)出固定中子散射實(shí)驗(yàn)所需的立方厘米大小的樣品。浮動熔區(qū)法常用來制備大尺寸的樣品 ,但局限于已知的材料。這種技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的一些超導(dǎo)氧化物單晶生長的主要技術(shù)。這種技術(shù)使La2-xSr xCuO4晶體生長得到改善 ,允許對從未摻雜到高度摻雜各種情況下的細(xì)微結(jié)構(gòu)和磁性性能進(jìn)行細(xì)致研究。在T1Ba 2Ca2Cu3O9+d 和Bi2Sr2CaCu2O8中 ,有可能削弱無序的影響從而提高臨界轉(zhuǎn)變溫度。最近汞基化合物在晶體生長尺寸上取得的進(jìn)展 ,使晶體尺寸較先前的紀(jì)錄高出了幾個數(shù)量級。但應(yīng)該指出的是即使是高 Tc的化合物 ,利用溶液生長技術(shù)也可制備出高純度的YBCO等單晶。

2.1.2高質(zhì)量薄膜技術(shù)

目前 ,薄膜超導(dǎo)體技術(shù)包括活性分子束外延(MBE)、濺射、化學(xué)氣相沉積和脈沖激光沉積等。MBE能制造出足以與單個晶體性能相媲美的外延超導(dǎo)薄膜。在晶格匹配的單晶襯底上生長的外延高溫超導(dǎo)薄膜 ,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于這些材料物理性質(zhì)的基礎(chǔ)研究中。在許多實(shí)驗(yàn)中薄膜的幾何性質(zhì)擁有它的優(yōu)勢 ,如可用光刻技術(shù)在薄膜上刻畫細(xì)微的特征;具備合成定制的多層結(jié)構(gòu)或超晶格的潛能。

在過去的 20年里 ,多種高溫超導(dǎo)薄膜生長技術(shù)快速發(fā)展。有些技術(shù)已經(jīng)適用于其它超導(dǎo)體的制備。目前所使用主要方法有濺射和激光燒蝕（脈沖激光沉積）。類似分子束外延這種先進(jìn)薄膜生長技術(shù)也已經(jīng)發(fā)展得很好。臭氧或氧原子用來實(shí)現(xiàn)超高真空條件下的充分氧化。這使得生長的單晶薄膜的性能已接近乃至超過塊狀晶體。如 LSCO單晶薄膜的 T =51.5 K,比塊狀晶體（Tc <40 K）要高 ,外延應(yīng)力是產(chǎn)生這種強(qiáng)化現(xiàn)象的部分原因。

3.超導(dǎo)材料制備的新探索

發(fā)現(xiàn)新型超導(dǎo)體最直接的方法是研究相空間并實(shí)施一系列系統(tǒng)探索來發(fā)現(xiàn)新的化合物 ,可通過鑒別成分空間中有希望的區(qū)域和快速檢測該區(qū)域盡可能多的化合物的方法來實(shí)現(xiàn)。通過這樣的研究,在 20世紀(jì)50到 60年代產(chǎn)出了很多金屬間超導(dǎo)體 ,這些超導(dǎo)體還需要在三相或更高相空間中再繼續(xù)研究。此外 ,繼續(xù)尋找異常形態(tài)的超導(dǎo)材料也是很重要的。3.1先進(jìn)合成與摻雜技術(shù)

3.1.1極端條件下的合成技術(shù)

經(jīng)驗(yàn)上講 ,超導(dǎo)性常常表現(xiàn)得和結(jié)構(gòu)上的相轉(zhuǎn)變聯(lián)系緊密;事實(shí)上 ,有許多超導(dǎo)體是亞穩(wěn)態(tài) ,需要在高溫高壓下合成。此外 ,合成新化合物所需的許多元素具有非常高的揮發(fā)性活性和難熔性 如 Li、B、C、Mg、P、S、Se、Te ,而且要在非常特殊的環(huán)境下才能成功合成。大尺寸單晶生長技術(shù) ,特別是用于固定中子散射實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵材料的合成技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展。

3.1.2合成與表征組合技術(shù)

對新型超導(dǎo)化合物的系統(tǒng)性組合探索可基于薄膜沉積技術(shù)。一種方法是利用掩膜技術(shù)制備微小均質(zhì)區(qū)域。利用連續(xù)相涂敷法(Continuousphase spread method)以及使用多種源或靶材在襯底上形成不同的薄膜成分。磁場調(diào)制光譜(Magnetic Field Modulated Spectroscopy),MFMS ,是一種非常敏感而快速的超導(dǎo)檢測技術(shù) ,可用于高產(chǎn)量的表征方法。合成與表征組合技術(shù)需要進(jìn)一步完善,以在更大范圍內(nèi)應(yīng)用來尋求具有理想性能的新型超導(dǎo)體。3.1.3原子層工程、人造超晶格技術(shù)

薄膜沉積技術(shù)的迅速發(fā)展為化學(xué)和材料科學(xué)突破體相平衡的限制提供了機(jī)遇。拓展相界、獲得新亞穩(wěn)態(tài)和微結(jié)構(gòu)、創(chuàng)造多層結(jié)構(gòu)、施加大的面內(nèi)應(yīng)力以及獲得不同排列體系間的平滑界面都因此成為可能。單晶多層結(jié)構(gòu)使材料具有不同的界面性能 ,不會受到污染物的干擾。在界面處各種電荷移動和自旋態(tài)的相互影響會產(chǎn)生新電子結(jié)構(gòu)。與界面原子層工程一樣 ,改變相鄰絕緣體的組成和結(jié)構(gòu) ,為利用外延應(yīng)力和穩(wěn)定性來調(diào)整界面結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)性提供了多種可能。3.1.4場效應(yīng)摻雜和光摻雜技術(shù)

化學(xué)摻雜是在銅酸鹽等化合物超導(dǎo)體中實(shí)現(xiàn)金屬和超導(dǎo)態(tài)所必需的 ,但它的缺點(diǎn)是會同時產(chǎn)生無序狀態(tài)。這種無序狀態(tài)不僅使人難以區(qū)分內(nèi)在和外在特性 ,而且實(shí)際上還削弱了超導(dǎo)性能。此外 ,在多數(shù)情況下化學(xué)摻雜量是不可調(diào)的 ,每種組成都需要一個單獨(dú)的樣品。場效應(yīng)摻雜和光摻雜通過外加強(qiáng)電場或強(qiáng)光照射引入電荷載體 ,從而避免了這些弊端。使用這兩種摻雜 ,可連續(xù)地調(diào)節(jié)單個樣品的摻雜量而不會誘發(fā)化學(xué)無序狀態(tài)。這一方法在從配合物中尋找新的超導(dǎo)體方面有很大的潛力。3.2 納米尺度超導(dǎo)材料

新型超導(dǎo)體的設(shè)計和研究面臨挑戰(zhàn)是難以控制的化學(xué)合成工藝參數(shù)。最有希望發(fā)展的就是可控制的納米新型高溫超導(dǎo)材料。開發(fā)新的納米尺度的高溫超導(dǎo)體 ,可增進(jìn)機(jī)械穩(wěn)定性、耐化學(xué)腐蝕性等。雖然這些性能已單獨(dú)得到證明 ,但把它們?nèi)亢铣芍羻我坏牟牧掀骷蛳到y(tǒng)中仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。在高溫超導(dǎo)材料中 ,很多基本長度尺寸是處于納米量級的(如單晶疇)大小、相干長度等 ,因此關(guān)于納米尺寸結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)性研究對幫助人們了解微觀機(jī)制具有相當(dāng)?shù)闹匾浴?.3 超導(dǎo)材料制備相關(guān)問題

塊體樣品、單晶方面的關(guān)鍵性公開問題包括:提高各種有機(jī)超導(dǎo)、重費(fèi)密子超導(dǎo)等非常規(guī)超導(dǎo)體樣品的純度;了解和消除樣品的依賴性;了解和控制缺陷、雜質(zhì)及無序?qū)悠返挠绊?改進(jìn)各類材料的 Jc、Hc2和 Tc以及大尺寸單晶生長問題。要處理好這些問題 ,要改進(jìn)現(xiàn)有的晶體生長技術(shù)并創(chuàng)造新的技術(shù)。新的助熔劑、輸運(yùn)劑以及新的溫度、溫度梯度、成核控制方法將提高人們對樣品的大小、品質(zhì)和可重復(fù)性的控制能力。對于各類超導(dǎo)薄膜 ,最基本的問題是襯底表面的制備以及對薄膜生長的影響 ,對這些問題的深入了解將使薄膜沉積條件具有更好的可重復(fù)性 ,對薄膜的合成控制更加優(yōu)良。隨著越來越多的超導(dǎo)化合物被引入薄膜材料的范疇 ,人們需要進(jìn)一步改進(jìn)薄膜的合成和表征技術(shù)。在薄膜的成核、生長和界面方面 ,應(yīng)實(shí)現(xiàn)原子級的控制 ,最終目標(biāo)是在如絕緣-超導(dǎo)這種多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)中制造出潔凈的界面。4.超導(dǎo)材料的應(yīng)用

4.1強(qiáng)電應(yīng)用 4.1.1 超導(dǎo)輸電電纜

我國電力資源和負(fù)荷分布不均,因此長距離、低損耗的輸電技術(shù)顯得十分迫切。超導(dǎo)材料由于其零電阻特性以及比常規(guī)導(dǎo)體高得多的載流能力,可以輸送極大的電流和功率而沒有電功率損耗。超導(dǎo)輸電可以達(dá)到單回路輸送GVA級巨大容量的電力,在短距離、大容量、重負(fù)載的傳輸時,超導(dǎo)輸電具有更大的優(yōu)勢。低溫超導(dǎo)材料應(yīng)用時需要液氦作為冷卻劑,液氦的價格很高,這就使低溫超導(dǎo)電纜喪失了工業(yè)化應(yīng)用的可行性。若使用高溫超導(dǎo)材料作為導(dǎo)電線芯制造成超導(dǎo)電纜,就可以在液氮的冷卻下無電阻地傳送電能。高溫超導(dǎo)電纜的出現(xiàn)使超導(dǎo)技術(shù)在電力電纜方面的工業(yè)應(yīng)用成為可能。目前,市場上可以得到并可用來制造高溫超導(dǎo)電纜的材料主要是銀包套鉍系多芯高溫超導(dǎo)帶材,其臨界工程電流密度大于10kA/cm2。高溫超導(dǎo)電纜以其尺寸較小、損耗低、傳輸容量大的優(yōu)勢,可用于地下電纜工程改造,以高溫超導(dǎo)電纜取代現(xiàn)有的常導(dǎo)電纜,可增加傳輸容量。高溫超導(dǎo)電纜另一重要應(yīng)用場合是可在比常導(dǎo)電纜較低的運(yùn)行電壓下將巨大的電能傳輸進(jìn)入城市負(fù)荷中心。由于交流損耗的緣故,利用高溫超導(dǎo)材料制備直流電纜比制備交流電纜更具優(yōu)勢。利用超導(dǎo)技術(shù),通過設(shè)計實(shí)用的直流傳輸電纜和有效的匹配系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能低壓大容量直流電力輸系統(tǒng)。

圖1 CD高溫超導(dǎo)電纜示意圖

美國是最早發(fā)展高溫超導(dǎo)電纜技術(shù)的國家。1999年底,美國outhwire公司、橡樹嶺國家試驗(yàn)室、美國能源部和IGC公司聯(lián)合開發(fā)研制了長度為30m、三相、12.5kV/1.26kA的冷絕緣高溫超導(dǎo)電纜,并于2000年在電網(wǎng)試運(yùn)行,向高溫超導(dǎo)技術(shù)實(shí)用化邁出了堅實(shí)的一步。目前,世界上報道的能制備百米量級長度的超導(dǎo)電纜僅有日本和美國。在歐洲如法國、瑞典的電力公司有十米量級的超導(dǎo)電纜計劃。

4.1.2超導(dǎo)變壓器

超導(dǎo)變壓器一般都采用與常規(guī)變壓器一樣的鐵芯結(jié)構(gòu),僅高、低壓繞組采用超導(dǎo)繞組。超導(dǎo)繞組置于非金屬低溫容器中,以減少渦流損耗。變壓器鐵芯一般仍處在室溫條件下。超導(dǎo)變壓器具有損耗低、體積小,效率高(可達(dá)99%以上)、極限單機(jī)容量大、長時過載能力強(qiáng)(可達(dá)到額定功率的2倍左右)等優(yōu)點(diǎn)。同時由于采用高阻值的基底材料,因此具有一定的限制故障電流作用。一般而言,超導(dǎo)變壓器的重量(鐵芯和導(dǎo)線)僅為常規(guī)變壓器的40%甚至更小,特別是當(dāng)變壓器的容量超過300MVA時,這種優(yōu)越性將更為明顯。圖2為美國Waukesha公司在1997年就研制了1MVA的超導(dǎo)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖 2超導(dǎo)變壓器結(jié)構(gòu)示意圖 4.1.3超導(dǎo)儲能

人類對電力網(wǎng)總輸出功率的要求是不平衡的。即使一天之內(nèi) ,也不均勻。利用超導(dǎo)體 ,可制成高效儲能設(shè)備。由于超導(dǎo)體可以達(dá)到非常高的能量密度 ,可以無損耗貯存巨大的電能。這種裝置把輸電網(wǎng)絡(luò)中用電低峰時多余的電力儲存起來 ,在用電高峰時釋放出來 ,解決用電不平衡的矛盾。美國已設(shè)計出一種大型超導(dǎo)儲能系統(tǒng) ,可儲存5000 兆瓦小時的巨大電能 ,充放電功率為 1000 兆瓦 ,轉(zhuǎn)換時間為幾分之一秒 ,效率達(dá) 98 %,它可直接與電力網(wǎng)相連接 ,根據(jù)電力供應(yīng)和用電負(fù)荷情況從線圈內(nèi)輸出 ,不必經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換過程。

圖3 超導(dǎo)儲能器一次系統(tǒng)簡圖

4.1.4超導(dǎo)電機(jī)

在大型發(fā)電機(jī)或電動機(jī)中 ,一旦由超導(dǎo)體取代銅材則可望實(shí)現(xiàn)電阻損耗極小的大功率傳輸。在高強(qiáng)度磁場下 ,超導(dǎo)體的電流密度超過銅的電流密度 ,這表明超導(dǎo)電機(jī)單機(jī)輸出功率可以大大增加。在同樣的電機(jī)輸出功率下 ,電機(jī)重量可以大大下降。美國率先制成 3000 馬力的超導(dǎo)電機(jī) ,我國科學(xué)家在20 世紀(jì) 80 年代末已經(jīng)制成了超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的模型實(shí)驗(yàn)機(jī)。

圖4 兩種發(fā)電機(jī)尺寸的比較

4.1.5超導(dǎo)故障限流器

超導(dǎo)故障電流限制器(簡稱SFCL)主要是利用超導(dǎo)體在一定條件下發(fā)生的超導(dǎo)態(tài)/正常態(tài)轉(zhuǎn)變,快速而有效地限制電力系統(tǒng)中短路故障電流的一種電力設(shè)備。該設(shè)想是在上世紀(jì)70年代提出的,到1983年法國阿爾斯通公司研制出交流金屬系超導(dǎo)線后,各研究機(jī)構(gòu)才開始著手開發(fā)SFCL產(chǎn)品?，F(xiàn)已有中壓級樣品掛網(wǎng)運(yùn)行,國外樂觀估計可望在10年或更長的時間內(nèi)開始投入市場。

圖5感應(yīng)屏蔽型超導(dǎo)故障電流限制器原理圖

用超導(dǎo)材料制成的限流器有許多優(yōu)點(diǎn):1）它的動作時間快,大約幾十微妙;2）減少故障電流，可將故障電流限制在系統(tǒng)額定電流兩倍左右,比常規(guī)斷路器開斷電流小一個數(shù)量級;3）低的額定損耗;4）可靠性高 ,它是一類“永久的超保險絲”;5）結(jié)構(gòu)簡單 ,價格低廉。4.2弱電應(yīng)用

4.2.1無損檢測

無損檢測是一種應(yīng)用范圍很廣的探測技術(shù) ,其工作方式有;超聲探測、X光探測及渦流檢測技術(shù)等。SQUID 無損檢測技術(shù)在此基礎(chǔ)上

發(fā)展起來。SQUID 磁強(qiáng)計的磁場靈敏度已優(yōu)于100ft ,完全可以用于無損檢測。由于 SQUID 能在大的均勻場中探測到場的微小變化 ,增加了探測的深度 ,提高了分辨率 ,能對多層合金導(dǎo)體材料的內(nèi)部缺陷和腐蝕進(jìn)行探測和確定 ,這是其他探測手段所無法辦到的。工業(yè)上用于探測導(dǎo)體材料的缺陷、內(nèi)部的腐蝕等 ,軍事上可能于水雷和水下潛艇等的探測。4.2.2超導(dǎo)微波器件在移動通信中的應(yīng)用

移動通信業(yè)蓬勃發(fā)展的同時 ,也帶來了嚴(yán)重的信號干擾 ,頻率資源緊張 ,系統(tǒng)容量不足 ,數(shù)據(jù)傳輸速率受限制等諸多難題。高溫超導(dǎo)移動通信子系統(tǒng)在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生 ,它由高溫超導(dǎo)濾波器、低噪聲前置放大器以及微型制冷機(jī)組成。高溫超導(dǎo)子系統(tǒng)給移動通信系統(tǒng)帶來的好處可以歸納為以下幾個方面: 1）提高了基站接收機(jī)的抗干擾的能力;2）可以充分利用頻率資源 ,擴(kuò)大基站能量;3）減少了輸入信號的損耗 ,提高了基站系統(tǒng)的靈敏度 ,從而擴(kuò)大了基站的覆蓋面積;4）改善通話質(zhì)量 ,提高數(shù)據(jù)傳輸速度;5）超導(dǎo)基站子系統(tǒng)帶來了綠色的通信網(wǎng)絡(luò)。

4.2.3超導(dǎo)探測器

用超導(dǎo)體檢測紅外輻射 ,已設(shè)計制造了各種樣式的高 TC超導(dǎo)紅外探測器。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體探測比較 ,高 TC超導(dǎo)探測器在大于 20微米的長波探測中將為優(yōu)良的接受器件 ,填充了電磁波譜中遠(yuǎn)紅外至毫來波段的空白。此外 ,它還具高集成密度、低功率、高成品率、低價格等優(yōu)點(diǎn)。這一技術(shù)將在天文探測、光譜研究、遠(yuǎn)紅外激光接收和軍事光學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。4.2.4超導(dǎo)計算機(jī)

超導(dǎo)器件在計算機(jī)中運(yùn)用 ,將具有許多明顯的優(yōu)點(diǎn): 1）器件的開關(guān)速度快;2）低功率;3）輸出電壓在毫伏數(shù)量級 ,而輸出電流大于控制線內(nèi)的電流 ,信號檢測方便。同時 ,體積更小 ,成本更低;另外,信號準(zhǔn)確無畸變。

5.超導(dǎo)磁體

由于能無電損耗地提供大體積的穩(wěn)定強(qiáng)磁場 ,超導(dǎo)磁體成為低溫超導(dǎo)應(yīng)用的主要方向 ,經(jīng)過四十年的持續(xù)努力 ,按照實(shí)際需求設(shè)計、研制、建造 15 萬高斯以內(nèi) ,不同磁場形態(tài)與各種體積的低溫超導(dǎo)磁體技術(shù)已經(jīng)成熟 ,有關(guān)導(dǎo)線與磁體的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成。低溫超導(dǎo)磁體應(yīng)用的一個重大障礙在于要創(chuàng)造與維持液氦溫度（118～412K）的工作環(huán)境 ,需要有相應(yīng)的低溫制冷裝備與運(yùn)行維護(hù)工作。圖6 制冷裝備相對投資與運(yùn)行溫度的關(guān)系曲線

高臨界溫度超導(dǎo)體的出現(xiàn)使人們看到了提高運(yùn)行溫度的可能性 ,從而激發(fā)了發(fā)展高臨界溫度超導(dǎo)磁體的積極性。發(fā)展高臨界溫度超導(dǎo)磁體的主要問題在于迄今已能生產(chǎn)的鉍系實(shí)用導(dǎo)線的強(qiáng)磁場下的性能在高運(yùn)行溫度下還難于與低溫超導(dǎo)線相比及價格高 ,圖 7示出了鉍系實(shí)用導(dǎo)線在不同溫度與磁場下的臨界電流 性 能 曲 線 , 77K、0 T 時臨界電流密度I ≈50kA/cm2。由圖6可見 ,在 77K時 ,最高僅能產(chǎn)生10-1 特斯拉的超導(dǎo)磁場 ,當(dāng)要求磁場高于 1 特斯拉時 ,運(yùn)行溫度需低于20～50K,從圖 6所示制冷裝備投資看仍有著重要意義 ,前述的超導(dǎo)同步電機(jī)激磁繞組就屬于此范圍。值得注意的還有 ,若運(yùn)行溫度仍保持在4.2K,Bi-2223 導(dǎo)線在近40T強(qiáng)場下仍能保持約100kA/cm2 的臨界電流密度 ,從而可用于產(chǎn)生更高的超導(dǎo)強(qiáng)磁場。

圖7 Bi-2223實(shí)用導(dǎo)線的臨界電流性能(B∥帶面)5.1 超導(dǎo)懸浮列車

由于超導(dǎo)體具有完全抗磁性，在車廂底部裝備的超導(dǎo)線圈，路軌上沿途安放金屬環(huán)，就構(gòu)成懸浮列車。當(dāng)列車啟動時，由于金屬環(huán)切割磁力線，將產(chǎn)生與超導(dǎo)磁場方向相反的感生磁場。根據(jù)同性相斥原理，列車受到向上推力而懸浮。超導(dǎo)懸浮列車具有許多的優(yōu)點(diǎn)：由于它是懸浮于軌道上行駛，導(dǎo)軌與機(jī)車間不存在任何實(shí)際接觸，沒有摩擦，時速可達(dá)幾百公里；磁懸浮列車可靠性大，維修簡便，成本低，能源消耗僅是汽車的一半、飛機(jī)的四分之一；噪聲小，時速達(dá)300公里/小時，噪聲只有65分貝；以電為動力，沿線不排放廢氣，無污染，是一種綠色環(huán)保的交通工具。

圖8 日本研制的磁浮列車用高溫超導(dǎo)磁體系統(tǒng)

5.2磁懸浮軸承

高速轉(zhuǎn)動的部位 ,由于摩擦的限制 ,轉(zhuǎn)速無法進(jìn)一步提高。利用超導(dǎo)體的完全抗磁性可制成懸浮軸承。磁懸浮軸承是采用磁場力將轉(zhuǎn)軸懸浮。由于無接觸 ,因而避免了機(jī)械磨損 ,降低了能耗 ,減小了噪聲 ,具有免維護(hù)、高轉(zhuǎn)速、高精度和動力學(xué)特性好的優(yōu)點(diǎn)。磁懸浮軸承可適用于高速離心機(jī)、飛輪儲能、航空陀螺儀等高速旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。5.3電子束磁透鏡

在通常的電子顯微鏡中 ,磁透鏡的線圈是用銅導(dǎo)線制成的 ,場強(qiáng)不大 ,磁場梯度也不高 ,且時間穩(wěn)定性較差 ,使得分辨率難以進(jìn)一步提高。運(yùn)用超導(dǎo)磁透鏡后 ,以上缺點(diǎn)得到了克服目前超導(dǎo)電子顯微鏡的分辨已達(dá)到 3 埃 ,可以直接觀察晶格結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu) ,已成為科學(xué)和生產(chǎn)部門強(qiáng)有力的工具。6展望與建議

自從超導(dǎo)材料制備技術(shù)不斷成熟并逐步產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)以來 ,近十年來高臨界溫度超導(dǎo)應(yīng)用得到了良好的發(fā)展 ,在超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)限流器與超導(dǎo)變壓器等電力應(yīng)用方面 ,研制成功多臺樣機(jī)，人類在 21 世紀(jì)前期將迅速進(jìn)入超導(dǎo)應(yīng)用的新時代。從超導(dǎo)材料的發(fā)展歷程來看，新的更高轉(zhuǎn)變溫度材料的發(fā)現(xiàn)及室溫超導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)都有可能。單晶生長及薄膜制造工藝技術(shù)也會取得重大突破，但超導(dǎo)材料的基礎(chǔ)研究還面臨一些挑戰(zhàn)。目前超導(dǎo)材料正從研究階段向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。隨著高溫超導(dǎo)材料的開發(fā)成功，超導(dǎo)材料將越來越多地應(yīng)用于尖端技術(shù)中，因此超導(dǎo)材料技術(shù)有著重大的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?，可解決未來能源、交通、醫(yī)療和國防事業(yè)中的重要問題。

參考資料：

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第四篇：壓電陶瓷的制備與應(yīng)用

壓電陶瓷的制備與應(yīng)用 【摘要】本文主要概述了國內(nèi)外關(guān)于壓電陶瓷材料的發(fā)展歷史進(jìn)程和研究現(xiàn)狀，提出壓電陶瓷材料的制備方法，探討了其發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景。指出了現(xiàn)代壓電陶瓷材料正在向著復(fù)合化，薄膜化，無鉛化及納米化方向發(fā)展。該材料應(yīng)用前景廣闊，是一種極有發(fā)展?jié)摿Φ牟牧?。【關(guān)鍵詞】 壓電陶瓷性能參數(shù) 制備方法應(yīng)用

壓電陶瓷是指把氧化物混合(氧化锫、氧化鉛、氧化鈦等)高溫?zé)Y(jié)、固相反應(yīng)后而成的多晶體．并通過直流高壓極化處理使其具有壓電效應(yīng)的鐵電陶瓷的統(tǒng)稱，是一種能將機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料。壓電陶瓷是含高智能的新型功能電子材料,隨著材料及工藝的不斷研究和改良,壓電陶瓷的技術(shù)應(yīng)用愈來愈廣。壓電材料作為機(jī)、電、聲，光、熱敏感材料，在傳感器、換能器、無損檢測和通訊技術(shù)等領(lǐng)域已獲得了廣泛的應(yīng)用，世界各國都高度重視壓電陶瓷材料的研究和開發(fā)。

1、壓電陶瓷的性能參數(shù)（1）機(jī)械品質(zhì)因數(shù)

機(jī)械品質(zhì)因數(shù)的定義是：Qm=×2∏，他表示在振動轉(zhuǎn)換時，材料內(nèi)部能量消耗的程度。機(jī)械品質(zhì)因數(shù)越大，能量的損耗越小。機(jī)械品質(zhì)因數(shù)可以根據(jù)等效電路計算而得：Qm=,式中R1為等效電阻，Ws為串聯(lián)諧振頻率，C1為振子諧振時的等效電容。當(dāng)陶瓷片作徑向振動時，可近似地表示為Qm=，式中C0為振子的靜態(tài)電容，單位F；△f為振子的諧振頻率fr與反諧振頻率fa之差，單位Hz；Qm為無量綱的物理量。（2）基電耦合系數(shù)

機(jī)電耦合系數(shù)K是綜合反映壓電材料性能的參數(shù)，它表示壓電材料的機(jī)械能與電能的耦合效應(yīng)。機(jī)電耦合系數(shù)可定義為K2=（逆壓電效應(yīng)），K2=（正壓電效應(yīng)）沒有量綱。機(jī)電耦合系數(shù)是壓電材料進(jìn)行機(jī)—電能量轉(zhuǎn)換的能力反映，它與機(jī)—電效率是完全不同的兩個概念。它與材料的壓電常數(shù)、介電常數(shù)和彈性常數(shù)等參數(shù)有關(guān)，因此，機(jī)電耦合常數(shù)是一個比較綜合性的參數(shù)。（3）彈性系數(shù)

根據(jù)壓電效應(yīng)，壓電陶瓷在交變電場作用下，會產(chǎn)生交變伸長和收縮，從而形成與激勵電場頻率（信號頻率）相一致的受迫振動。對于具有一定形狀、大小和被覆工作電極的壓電陶瓷稱為壓電陶瓷振子（簡稱振子）。實(shí)際上，振子諧振時的形變是很小的，一般可以看作是彈性形變。反映材料在彈性形變范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變之間的參數(shù)為彈性系數(shù)。

壓電陶瓷材料是一個彈性體，它服從胡克定律：在彈性限度范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。當(dāng)數(shù)值為T的應(yīng)力（單位為Pa）加于壓電陶瓷片上時，所產(chǎn)生的應(yīng)變S為S=sT、T=cS式中s為彈性柔順系數(shù)，單位m2／N，c為剛性剛度系數(shù)，單位Pa。

2、壓電陶瓷的制備過程

I、生產(chǎn)中廣泛采用的壓電陶瓷工藝，主要包括以下步驟：配料混合預(yù)燒粉碎成型排膠燒結(jié)被電極極化測試，如圖2所示。

(1)配料、球磨混合

原料選用純度高、細(xì)度小和活性大的粉料，根據(jù)配方或分子式選擇所用原料，并按原料純度進(jìn)行修正計算，然后進(jìn)行原料的稱量。按化學(xué)配比配料以后，使用行星式球磨機(jī)將各種配料混合均勻。實(shí)驗(yàn)室常采用的是水平方向轉(zhuǎn)動球磨方式，震動球磨是另一種常用的球磨方法，此外還有氣流粉碎法等混合方法。(2)預(yù)燒、粉碎、成型、排膠和燒結(jié) 混合球磨后的原料進(jìn)行預(yù)燒。預(yù)燒是使原料間發(fā)生固相化學(xué)反應(yīng)以生成所需產(chǎn)物的過程，預(yù)燒過程中應(yīng)注意溫度和保溫時間的選擇。將預(yù)燒反應(yīng)后的材料使用行星式球磨機(jī)粉碎。成型的方法主要有四種；軋膜成型、流延成型、干壓成型和靜水壓成型。軋膜成型適用于薄片元件；流延成型適合于更薄的元件，膜厚可以小于10 m；干壓成型適合于塊狀元件；靜水壓成型適合于異形或塊狀元件。除了靜水壓成型外，其他成型方法都需要有粘合劑，粘合劑一般占原料重量的3％左右。成型以后需要排膠。粘合劑的作用只是利于成型，但它是一種還原性強(qiáng)的物質(zhì)，成型后應(yīng)將其排出以免影響燒結(jié)質(zhì)量。燒結(jié)是將坯體加熱到足夠高的溫度，使陶瓷坯體發(fā)生體積收縮、密度提高和強(qiáng)度增大的過程。燒結(jié)過程的機(jī)制是組成該物質(zhì)的原子的擴(kuò)散運(yùn)動。燒結(jié)的推動力是顆粒或者晶粒的表面能，燒結(jié)過程主要是表面能降低的過程。晶粒尺寸是借助于原子擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)的。(3)被電極、極化、測量

燒結(jié)后的樣品要被電極，可選用的電極材料有銀、銅、金．鉑等，形成電極層的方法有真空蒸發(fā)、化學(xué)沉積等多種。壓電陶瓷中廣泛采用的是，在燒結(jié)后的樣品涂上銀漿，在空氣中燒制電極。為了防止空氣在高壓下電離、擊穿，極化一般是在硅油中進(jìn)行。為了獲得優(yōu)良的壓電性能，需要選擇合適的電場強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)臉O化溫度。極化樣品放置24小時后，用壓電常數(shù)測量儀測量d33，用高頻阻抗分析儀(Agilent4294A等)測量介電常數(shù)、介電損耗、諧振頻率等。

II濺射法(sp ut tering)是利用高速運(yùn)動的荷能離子把靶材上的原子(或分子)轟擊下來沉積在基片(加熱或不加熱)上形成薄膜的方法,采用射頻磁控濺射能進(jìn)一步增加電子的行程,加強(qiáng)電離和離子轟擊效果,從而能有效提高濺射效率及薄膜的均勻性。

III、脈沖激光沉積(PLD)是80年代后期發(fā)展起來的新型薄膜制備技術(shù)。相對于其它薄膜制備技術(shù), PLD具有沉積速度快、靶材和薄膜成分一致、生長過程中可原位引入多種氣體、燒蝕物粒子能量高、容易制備多層膜及異質(zhì)結(jié)、工藝簡單、靈活性大、可制備的薄膜種類多、可用激光對薄膜進(jìn)行多種處理等優(yōu)點(diǎn)

IV、sol-gel法是通過將含有一定離子配比的金屬醇鹽和其它有機(jī)或無機(jī)金屬鹽溶于共同的溶液中,通過水解和聚合形成均勻的前驅(qū)體———溶膠,再經(jīng)提拉、旋轉(zhuǎn)涂覆、噴涂或電沉積法等將前驅(qū)體溶膠均勻地涂覆在基片上,然后烘干除去有機(jī)物,最后退火處理得到具有一定晶相結(jié)構(gòu)的無鉛壓電陶瓷薄膜。

3、壓電陶瓷的應(yīng)用

近年來，隨著宇航、電子、計算機(jī)、激光、微聲和能源等新技術(shù)的發(fā)展，對各類材料器件提出了更高的性能要求，壓電陶瓷作為一種新型功能材料，在日常生活中，作為壓電元件廣泛應(yīng)用于傳感器、氣體點(diǎn)火器、報警器、音響設(shè)備、超聲清洗、醫(yī)療診斷及通信等裝置中。它的重要應(yīng)用大致分為壓電振子和壓電換能器兩大類。前者主要利用振子本身的諧振特性，要求壓電、介電、彈性等性能穩(wěn)定，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)高。后者主要是將一種能量形式轉(zhuǎn)換成另一種能量形式，要求機(jī)電耦合系數(shù)和品質(zhì)因數(shù)高。壓電陶瓷的主要應(yīng)用領(lǐng)域如下表所示： 應(yīng)用領(lǐng)域

主要用途舉例

電源

壓電變壓器 雷達(dá)、電視顯像管、陰極射線管、蓋克計數(shù)管、激光管和電子復(fù)印機(jī)等高壓電源和壓電點(diǎn)火裝置

信號源

標(biāo)準(zhǔn)信號信號源

振蕩器、壓電音叉、壓電音片等用作精密儀器中的時間和頻率標(biāo)準(zhǔn)信號源

信號轉(zhuǎn)換

電聲換能器

拾聲器、送話器、受話器、揚(yáng)聲器、蜂鳴器等聲頻范圍的電聲器件

超聲換能器

超聲切割、焊接、清洗、攪拌、乳化及超聲顯示等頻率高于20Hz的超聲器件

發(fā)射與接收

超聲換能器

探測地質(zhì)構(gòu)造、油井固實(shí)程度、無損探傷和測厚、催化反應(yīng)、超聲衍射、疾病診斷等各種工業(yè)用的超聲器件

水聲換能器

水下導(dǎo)航定位、通信和探測的聲吶、超聲探測、魚群探測和傳聲器等

信號處理

濾波器

通信廣播中所用各種分立濾波器和復(fù)合濾波器，如彩電中頻率波器；雷達(dá)、自控和計算機(jī)系統(tǒng)所用帶通濾波器、脈沖濾波器等

放大器

聲表面波信號放大器以及振蕩器、混頻器、衰減器、隔離器等

表面波導(dǎo)

聲表面波傳輸線

4、結(jié)束語

壓電陶瓷是一種重要的功能材料，具有優(yōu)異的壓電、介電和光電等電學(xué)性能，被廣泛地應(yīng)用于電子、航空航天、生物等高技術(shù)領(lǐng)域。近年來，各國都在積極研究和開發(fā)新的壓電功能陶瓷，研究的重點(diǎn)大都是從老材料中發(fā)掘新效應(yīng)，開拓新應(yīng)用；從控制材料組織和結(jié)構(gòu)入手，尋找新的壓電材料。特別值得重視的是隨著材料技術(shù)和工藝的發(fā)展，目前國際上對壓電材料的應(yīng)用研究十分活躍，許多新的壓電器件，包括過去認(rèn)為是難以實(shí)現(xiàn)的器材也被研制出來了。隨著對材料的組成、制備工藝及結(jié)構(gòu)的不斷深入研究，更加新穎的壓電器件將不斷的映現(xiàn)出來。

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第五篇：SIC寫作經(jīng)驗(yàn)

一位高手的SIC寫作經(jīng)驗(yàn)，值得分享

引子：先說一個故事。國內(nèi)的一位老師，把一篇文章投到《植物學(xué)報》。這是一個SCI search的期刊，不是SCI源期刊。影響因子低于1。但是被拒了。于是修改之后，這位老師把文章投到了植物學(xué)領(lǐng)域最著名的the Plant Cell，影響因子在10左右。居然被接收了。也就是說，目前國內(nèi)的研究成果并不比國外同行差。本人覺得，差的只是國人的英語寫作水平。以下是個人的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

第一部分：SCI文章的寫作 對于沒有寫過英文的人來說，第一篇文章有些困難。關(guān)鍵還是在于要閱讀大量的英文文獻(xiàn)。在文章的寫作上，最好不要自己造句子。說實(shí)在的，大多數(shù)中國學(xué)者的英文都不好，自己造句子，很可能是中式英語，老外看不懂。所以，寫文章，要學(xué)會借鑒。也就多看英文文章，看到相關(guān)的句型，要做好筆記。要學(xué)會使用老外們用過的句型，拿來以后作些修改。我一般都在寫作前閱讀大量的文章，一邊閱讀，一邊把自己認(rèn)為重要的句子分別copy到自己文章的各個部分，然后在寫作時進(jìn)行取舍。

1.Introduction部分，很多可能都是文獻(xiàn)。要介紹自己研究的內(nèi)容的一些相關(guān)知識。讓大家知道你所研究領(lǐng)域現(xiàn)在的一些進(jìn)展，以及自己研究的“新鮮”內(nèi)容。

2.Materials and Methods比較好寫，看看文獻(xiàn)，應(yīng)該有相同的內(nèi)容可以參考，把這些內(nèi)容找來進(jìn)行一些修改就可以了。

3.Results部分有些困難。這一部分是要自己造句較多的部分。但是也要盡量借用英語是母語的人所用的句型。個人研究的內(nèi)容可能很多，要突出指出自己的研究重點(diǎn)。在這一部分，最好不要出現(xiàn)討論方面的內(nèi)容。

4.個人覺得最難寫的部分是Discussion部分。要把自己的研究與他人的研究結(jié)合起來，哪些與他人的研究相似，哪些不一樣。從自己的研究結(jié)果可以得出什么樣的結(jié)論或推論。要從研究結(jié)果可以引申一些相關(guān)的內(nèi)容，不要完全局限于自己的研究領(lǐng)域，放寬一些。

5.我一般是在寫完這些部分以后，再寫Abstract，最后再定標(biāo)題。一個簡潔醒目的標(biāo)題，事半功倍。請記?。簩懳恼乱欢ㄒ怀鲎约貉芯肯鄬^新的內(nèi)容。這是一些影響因子較高的期刊所很看重的。另外，最不推薦的是把文章寫成中文，然后翻譯成英文。因?yàn)檫@樣真的是徹頭徹尾的中式英語了。

第二部分：SCI文章的投稿 寫好文章后，就要開始投稿了。

1.選擇期刊。大家可以在論壇上下載到相關(guān)的SCI影響因子及相關(guān)期刊的名稱。同時大家在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)時也應(yīng)該知道一些與自己研究領(lǐng)域相關(guān)的期刊。找到一個適合自己文章的刊物很重要。個人推薦：先投一個影響因子較高的刊物，如果能被送審，得到一些修改意見，即使被拒，然后修改后再投一個影響因子較低的期刊，希望更大一些。切記：勿一稿多投。比如說植物學(xué)領(lǐng)域，大家都知道有以下的期刊：Plant cell, Plant Physiology, Plant Journal, Plant science, NEW PHYTOL, J EXP BOT.比如說蛋白領(lǐng)域，有Molecular and Cellular Proteome, Journal of Proteome Research, Proteomics, Electrophoresis等。

2.國外的期刊基本都實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上投稿。登錄該期刊，找到投稿需知，也就是“Instructions for

Authors”，仔細(xì)閱讀。

3.根據(jù)“Instructions for Authors”，修改自己文章的格式。這是一個比較繁瑣的事情。一定要仔細(xì)修改格式（語法、詞匯方面的錯誤應(yīng)該在寫作時給解決）。比如說： 文章一般是要求按以下順序：標(biāo)題、作者、通訊方式、Abstract, Key Words, Introduction, Materials and Methods, Results, DIscussion, Acknowledgements, References, Figure Legends, Tables, Figures。同時要求是2倍行距，圖片的像素要求（300dpi），標(biāo)好每個頁面的行號......不同的期刊，對于參考文獻(xiàn)的安排方式不同。有的按出現(xiàn)順序排列，有的要求按字母順序排列，有的要求列出所有的作者，有的要求列出4－5個作者，然后加et al.；要求根據(jù)期刊而定。在投稿前，還要檢查文章中一些不太“重要”的部分。比如，有的et al.是正體，有的是斜體。有的離心機(jī)轉(zhuǎn)速是rpm，有的是g。有的是mL，有的是ml等等。SCI文章來說,3分以下都是差不多,跟國內(nèi)比,也高不了多少，因此大家只要稍有自信，加上寫作比較熟練的話，爛文章也能搞個SCI，但是3分以上的文章就別想了，沒有真水平，不要混。10分以上的，那是高水平的，國內(nèi)能投這方面的文章的院所，不超過10個。

有關(guān)寫作，個人認(rèn)為還是廣泛閱讀！但一定要看英文的，而且不能翻譯，就這樣看，看多了自然就明白了。寫作地道與否，這還要看英語水平，以及閱讀量的多少。其實(shí)許多文章都有固定句型的，部分句子不會寫，可以直接拿人家的句子，語法來套，其實(shí)也不失為一種方法。因此平時注意將一些優(yōu)秀的表達(dá)的句子，收集起來，多讀幾遍，評味一下，自己寫的時候自然有感覺了。一般來說，大部分文章都是按普通的寫法，如多用復(fù)合句，寫得要嚴(yán)謹(jǐn)，定義要清晰，表達(dá)的詞一定要精確，如show, indicate,suggest等詞都有細(xì)微差別，需要體會的。另外，句子要變化。語法方面，基本原則是引用別人的都用過去時，abstract, discussion部分也用過去時為宜，文章正文用現(xiàn)在時，當(dāng)然也可以用過去時，用過去時，表明尊重編輯和讀者的意思，不過一般大牛寫文章則用現(xiàn)在時，體現(xiàn)自信。投稿，有講究，不同雜志有不同的風(fēng)格，我舉一些例子吧：

JBC，要求數(shù)據(jù)詳盡，方法變化多，論點(diǎn)要小，但做得要深入，若有一兩種新方法作為亮點(diǎn)更好，但不強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新。

PNAS：idea第一，文章第二，方法也不必過多，但方法最好有些新意，但結(jié)論一定是全新的！做的不必過深入。

Science：idea第一。但Science文章確實(shí)牛，簡潔！idea絕對是創(chuàng)新無比，而且數(shù)據(jù)極有說服力（數(shù)據(jù)量并不大），與PNAS相比，創(chuàng)新方面更強(qiáng)，另外，數(shù)據(jù)論證更嚴(yán)密。

Cell：創(chuàng)新必需的。而且任何一個結(jié)論，至少要從三個不同角度證實(shí)它，否則免談。另外強(qiáng)調(diào)深，精，許多Cell文章不是這個領(lǐng)域的都看不懂。

JCI：醫(yī)學(xué)方面經(jīng)常投的雜志。與Lancet與新英格蘭比，差一個檔次，但是也是一流的雜志了，14分，它強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究與臨床結(jié)合。不象前兩本雜志，若是基礎(chǔ)研究，水平就得類似Cell那樣，或是臨床方面，就得是大規(guī)模研究，或極度創(chuàng)新的或突破性進(jìn)展，否則免談。但JCI簡單了，如果用基礎(chǔ)研究的方法論述臨床某一個常見的問題，基本就可以搞定。但是如果僅僅做臨床，那是難發(fā)表的，不過JAMA倒可以考慮，但那是有門戶之見，不是一般人能投成功的。另外，投稿時，有許多雜志稿源不夠（主要是發(fā)表量大，而且SCI分?jǐn)?shù)不高，2-4分之間），他們審稿特松，如brain research, BBRC,brain，pain等，這類雜志審稿松得要命，因?yàn)楦逶磭?yán)重不足！基本只要寫作沒有太多的問題，投去很快能接收，而且發(fā)表極快，但是文章水平就不好說了。另外，做科學(xué)，有幾種說法，有idea 的大牛人，那是發(fā)表CNS文章的。如果沒有呢，那就做做模仿或gap junction的工作，也可以混日子，模仿和gap junction工作，也能發(fā)表6分以下的文章還是行的。但是一定要跟上時代，老是找最新的東西模仿，不過這樣基本難以形成自身實(shí)驗(yàn)室的特色了，也不會形成一個較為全面的體系。

作為學(xué)生來說，尤其在國內(nèi)的話，想投SCI，有一些小竅門：找個新蛋白或新基因做做。一般來說，選擇一組新基因和新蛋白。我個人建議方法學(xué)一定要成熟簡單，不要創(chuàng)新。如用western blot或定量PCR也就夠了！許多人在方法學(xué)上面浪費(fèi)太多時間，而實(shí)驗(yàn)室條件又不夠，最終折騰死了。選用成熟的方法，但是一定要選新目標(biāo)，容易出好文章內(nèi)容要做精，不要做多。圍繞一點(diǎn)做就行了，國內(nèi)許多學(xué)校貪多求全，文章呢，只能發(fā)表國內(nèi)的了，做不深入。在統(tǒng)計方面下些工夫，好的統(tǒng)計能使文章增色不少。不過生物類文章統(tǒng)計不是太重要了。但生物類文章做幾幅漂亮的圖，還是需要的，如免疫組化的圖，confocal的圖，熒光染色的圖等。選擇合適的雜志。有些人喜歡投十分專業(yè)，對口的雜志，這時候往往中不了，因?yàn)槲恼滤讲桓?，難中。相反，選擇那些不太對口的雜志，編輯對這個領(lǐng)域不是很懂，而且這樣的文章對這個雜志來說，還是“新”文章，反而容易中。

只要懂得這四點(diǎn)，在博士期間發(fā)表過5分以下的SCI還是輕而易舉的一件事情。