發(fā)動機維修技術分析與總結

發(fā)動機維修技術分析與總結

汽車發(fā)動機的修理技術是通過維修人員憑著豐富的時間經(jīng)驗和理論知識，依靠發(fā)動機的規(guī)定和技術要求進行分解和修復，現(xiàn)對維修中所存在的技術問題進行分析、總結�，F(xiàn)通過對發(fā)動機維修時常遇見的問題做簡要的分析，以供有關人員在今后的工作中參考：

1發(fā)動機的分解

為使分解能順利進行，一般由外向內(nèi)的分解程序進行分解，拆卸下來的螺栓和零部件要按要求存放好，防止丟失和變形，如曲軸、缸蓋，凸輪軸等要按要求放置平衡，防止受力不均而產(chǎn)生變形，造成不必要的損失。對有要求按照規(guī)定程序進行分解的零部件，一定要按規(guī)定的分解程序進行分解。例如：氣缸蓋和曲軸主軸泵螺栓，如果沒有嚴格按照規(guī)定的拆卸程序進行拆卸，一旦程序錯亂，便會造成缸蓋和曲軸的變形，甚至報廢。2零部件選擇

目前，由于市場上出售的零件良莠不齊，有些配件由于庫存時間過長，其性能以無法達到原廠設計的標準和技術要求，特別是假冒偽劣配件，其性能達不到原廠設計的技術要求，嚴重影響機械安全和技術性能，所以在安裝配件前，必須嚴格對新配件做出詳細的技術檢查。而有些維修人員在安裝新配件時，沒有對新配件做技術檢查就直接安裝在發(fā)動機上，這種做法是很不合理的。例如：一輛日本三菱FV413貨車在正常行駛時水溫高，經(jīng)檢查是發(fā)動機水泵進水口膠管在水循環(huán)時被吸扁，原來膠管是劣質產(chǎn)品，由于膠管長度較長，而膠管內(nèi)并無防變形彈簧，由于發(fā)動機工作時，水溫升高，使膠管變軟，被水泵吸扁，冷卻水無法正常循環(huán)，造成發(fā)動機水溫過高，更換正廠的水進水管后，發(fā)動機工作時水溫正常，因此在維修發(fā)動機時，應使用正廠的配件，不可用其它型號的配件代用，更不能錯用。

3零部件的清洗在維修發(fā)動機時，正確的清洗方法是提高修理質量和延長其使用壽命的關鍵。有些維修人員在清洗過程中不注重零部件的清洗，沒有合理的選擇清洗劑和清洗方法，導致零部件腐蝕損壞和早期磨損。因此，在清洗發(fā)動機各個部位的零部件時，必須認真徹底地清除其表面的油污和雜質。而在選用清洗劑時，為了不使零部件表面受到破壞，影響配件的技術性能，對不同材質的零部件的選用的清洗劑也不同，特別是精密零部件和橡膠類零件都不允許有任何程度的腐蝕。例如：鋁合金類，銅制品類和橡膠類零部件不宜放在堿性或酸性清洗劑中清洗，避免對其產(chǎn)生不同程度破壞和腐蝕，影響其技術性能。4零部件的安裝

裝配時，要由內(nèi)向外的裝配程序進行安裝，并嚴格按照工作原理和規(guī)定要求進行安裝。特別是對外部特征比較相似，容易發(fā)生裝反的零部件。更應注意：例如發(fā)動機的汽缸墊、活塞、正推墊片、油封、活塞環(huán)等。這些零部件如果在安裝時不了解其工作原理和結構，最易裝反，導致裝配后不能正常工作，發(fā)生機械事故。所以在裝配零部件時，一定要了解零部件的結構和工作原理，掌握正確方向和安裝要求。5零部件的配合間隙

發(fā)動機裝配時，零部件的安裝有嚴格的技術要求，各項配合間隙必須嚴格測量，對不符合要求的零部件要進行調整或更換，特別是活塞間隙、活塞與缸套的配合減息、氣門間隙、主軸瓦與主軸頸配合間隙、連桿瓦羽聯(lián)贛州頸間隙、活塞肖與肖套配合間隙、曲軸的軸向間隙等。各部位都有嚴格的尺寸和配合公差要求。在實際維修中，有些維修人員根本沒有按技術要求進行檢測后再進行裝配，而是有目地將零配件直接安裝導致間隙過大時軸承磨損加劇，而過大時將引起軸承抱死和燒熔等現(xiàn)象，使發(fā)動機根本無法正常工作，甚至會因零部件的配合間隙不當導致嚴重的機械事故的發(fā)生。6螺栓的選用由于發(fā)動機工作時溫度變化和變載荷作用比較大，因此，裝配發(fā)動機時，正確選用專用的螺栓對保證發(fā)動機維修后能否正常工作至關重要。例如：氣缸蓋螺栓、連桿螺栓、曲軸主軸承螺栓、噴油器固定螺栓等，都是采用特殊材質的螺栓，其強度高，抗剪切力強。如果發(fā)現(xiàn)螺栓損壞或丟失時，一定要按要求選用同等規(guī)格和技術要求的螺栓。在選用時，一些重要螺栓的頭部都標有記號，以便識別。如果隨意選用其它螺栓代用或自行加工代替，這些螺栓因材質差或加工工藝不合格，導致在工作中發(fā)生拉卡，滑絲等損傷，嚴重時產(chǎn)生斷裂，造成敲壞氣缸體的嚴重事故，因此，在選用螺栓時，質量一定要符合規(guī)格和技術要求，切忌亂代亂用。7螺栓擰緊程序和力矩發(fā)動機各部位螺栓擰緊時，一定要按照規(guī)定的擰緊程序和力矩進行擰緊，各部位螺栓在擰緊時都規(guī)定了嚴格的擰緊程序和力矩。而一些維修人員在擰緊螺栓時不按規(guī)定程序和力矩進行擰緊，不使用扭力扳手，隨意使用加力桿，導致擰緊力矩不足或過大。而當力矩不足時，易產(chǎn)生螺栓松脫，力矩過大時螺栓易拉伸變形，斷裂，例如：扭緊氣缸蓋螺栓時，如果不按規(guī)定程序和力矩擰緊，將導致發(fā)動機氣缸體和氣缸蓋變形，并沖壞氣缸墊片，因此在維修發(fā)動機時，一定要按規(guī)定程序和力矩扭緊螺栓，防止因螺栓擰緊力矩過大，過小或不按程序而導致故障的發(fā)生。8墊片的使用

發(fā)動機各部位的墊片種類很多，常用的有平墊、彈簧墊、石棉墊、紙板墊、銅墊、鋁墊等。不同種類的墊片有著不同的作用。有些起著防松、防脫的作用，有些起作密封的作用。如果在使用墊片時不按規(guī)定和要求進行選擇，導致機械事故的發(fā)生。例如：發(fā)動機氣缸墊過薄時，容易產(chǎn)生漏油或漏氣，甚至沖壞氣缸墊，過厚時使氣缸壓縮比降低，嚴重影響發(fā)動機的正常工作和機械性能，因此在選用墊片時一定要按要求選用符合技術要求的墊片，防止事故的發(fā)生。

9附件的檢查

發(fā)動機的附件總類很多，有柴油濾清器、機油濾清器、空氣濾清器、風扇罩、水溫表、水箱蓋、油壓表、感應等。如果缺乏對附件檢查和維護保養(yǎng)，將嚴重影響發(fā)動機的正常工作，減少發(fā)動機的使用壽命，因此對附件的檢查和保養(yǎng)是必不可少的，對延長發(fā)動機的使用壽命至關重要。結束語：本文論述了在裝配發(fā)動機時經(jīng)常被忽視的問題和應對措施。在裝配時必須了解其工作原理，按照規(guī)定的技術要求和程序進行裝配，進一步提高了維修質量，減少了故障的發(fā)生，使修復的發(fā)動機能處于最佳的性能狀態(tài)。淺談汽車發(fā)動機維修技術

中國集體經(jīng)濟隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,電子控制系統(tǒng)在汽車上的應用越來越普遍。電控系統(tǒng)在提高汽車性能的同時,也使汽車的故障診斷變得復雜起來。汽車故障自診斷系統(tǒng)的開發(fā)應用,對于及時發(fā)現(xiàn)故障以及故障維修提供了方便。汽車維修人員通過解讀故障代碼,大多數(shù)都能判明故障可能發(fā)生的原因和部位。然而,在對汽車維修時,若僅僅靠故障代碼尋找故障,往往會出現(xiàn)判斷上的失誤。實際上,故障代碼僅僅是電控汽車電腦(ECU)認可的一個是或否的界定結論,不一定是汽車真正的故障部位。因此,在對電控汽車進行維修時應綜合分析判斷,利用傳統(tǒng)診斷結合汽車故障的現(xiàn)象來尋找故障部位。所謂的傳統(tǒng)診斷,就是不用任何的表、設備,對車輛故障進行人工診斷的方法。在汽車維修中最常用的直接診斷方法有“看、聞、聽、問、試”,這些方法在國內(nèi)汽車維修方面積累的經(jīng)驗比較豐富。高級轎車保有量雖正大幅度增加,但部分維修的儀器及檢測設備尚不能監(jiān)測到位,給車輛故障診斷帶來很大困難,以至于造成誤判。因此,充分利用成熟的維修經(jīng)驗也是非常必要的。電控汽車故障自診斷系統(tǒng),一般有電子控制器(ECU)中的識別故障及故障運行控制軟件、故障監(jiān)測電路和故障運行后備電路等組成。不同廠家生產(chǎn)的汽車,其故障自診斷系統(tǒng)的故障檢測項目不盡相同,故障代碼儲存和顯示方式也有所不同。故障代碼存在隨機儲存器(RAM)中,隨機儲存器與蓄電池直接相連,故障代碼可長期保存,清除故障代碼需要斷開專門的隨機儲存器連接電路或者直接斷開蓄電池。目前,解讀電控汽車故障代碼大多是通過三種方式來獲取的。一種是靠儀表盤上的故障指示燈間隔閃爍次數(shù)來讀取;第二種是借助于專用的車型解碼儀直接讀取故障碼;第三種是靠國內(nèi)廠家生產(chǎn)的故障代碼分析儀,以漢顯的方式讀取故障代碼的漢語文字說明。以漢語文字的方式獲得故障代碼含義,是廣大汽車維修者普遍青睞的一種方式。而前兩種讀碼方式還需查有關的資料,才能懂得故障代碼的含義。但是,無論采用何種方式解讀故障代碼,一旦電噴汽車的控制電腦出現(xiàn)紀錄和儲存錯誤的故障代碼,則對電控汽車維修帶來許多不便。自診斷系統(tǒng)可能出現(xiàn)以下幾種情況:汽車運行時故障明顯,傳感器有故障而自診斷系統(tǒng)沒有監(jiān)測到。一是電控汽車控制電腦(ECU)對傳感器信號進行檢測時,只能接受其設定范圍之內(nèi)的傳感器非正常信號,從而判斷傳感器的好與壞,記錄或不記錄故障代碼。一旦解讀故障代碼故障后,只要對相應的傳感器、導線連接器、導線進行檢查,找到并排除短路、斷路的故障即可。但是,若因某種原因致使傳感器靈敏度下降、反應遲鈍、輸出特性偏移等,則自診斷系統(tǒng)就測不出來了。這時就應該依據(jù)發(fā)動機的故障征兆進行分析判斷,繼而傳感器單體進行針對性檢測,以便找到并排除傳感器故障。二是由于發(fā)動機工況故障現(xiàn)象相似,ECU監(jiān)測失誤,自診斷系統(tǒng)可能顯示錯誤的故障代碼。例如,對于裝有三元催化轉化器的電控汽車,一旦使用過含鉛汽油,這類故障特性有時較為明顯。在汽車進行檢修時,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)故障代碼顯示的是“水溫傳感器斷路或短路”故障,而發(fā)動機故障癥狀卻是:無論發(fā)動機在冷車狀態(tài)下或者熱車狀態(tài)下都不好起動,并且拌有怠速不穩(wěn)和回火現(xiàn)象,發(fā)動機的轉速紿終提不高。顯然這些故障與水溫傳感器的關系并不十分密切,在對水溫傳感器進行單體測量后并未發(fā)現(xiàn)任何故障。但是,當從汽車上拆下三元催化轉換器并剖開后發(fā)現(xiàn),三元催化轉換器內(nèi)部嚴重堵塞,因此可以斷定發(fā)動機故障是由此而引起。因此當自診斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障代碼以后,還應該與發(fā)動機的實際故障癥狀進行分析比較,以得到正確合理的判斷,不應該將故障代碼當作排除故障的唯一依據(jù)。三是電控汽車使用維修不當也可能引發(fā)錯誤的故障代碼。在對電控汽車實施維修時,由于維修人員系統(tǒng)輸出錯誤的故障辦法。例如,在發(fā)動機運轉過程中,隨意或者無意把傳感器插接頭拔下,每拔下一次傳感器插接頭,自診斷系統(tǒng)就會記錄一次故障代碼。另外,若在上一次汽車維修時,由于操作不當而未能完全清除掉舊的故障代碼,那么電腦也同樣將原來的舊故障代碼保存其內(nèi),因此在對電控汽車維修時也要加以注意,不應造成不必要的人為故障代碼。利用常規(guī)的檢查方法如“五油、三液、一媒,的檢查不可忽視,即對透平油、機油、自動變速器油、轉向助力油、齒輪油、制動液、冷卻液,刮水清洗液以及冷媒的檢查。絕大部分高級轎車上儀表燈全部用英文顯示,如washfluid燈亮,應檢查清洗液和儲存器內(nèi)液面,添加后即可消除該警報燈亮。一輛奧迪A62.8L轎車ABS燈點亮,似乎是一個大的故障,車主急忙趕往奧迪A6維修中心檢修,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)就是制動液容器內(nèi)的液體低于警戒線,補充完制動液后故障排徐,解決起來很簡單。通過車用零件液體的品質,來判斷故障。一輛廣州本田車雅閣7230轎車的自動變速器油液變紫,而且有少量的混蝕物,此時行車中動力不足,起速過慢。因此,根據(jù)油液的顏色可斷定故障的原因是自動變速器的故障而不是發(fā)動機動力不足,拆油底殼,檢查證明判斷是正確的。檢查線路也一樣重要。一輛雪鐵龍轎車左前輪不升也不降,而其他三輪傳動正常。檢查發(fā)現(xiàn)該車左前空氣彈簧減振器排氣閥線斯開,接通線路后左前輪活動恢復正常。應該仔細看而不是走馬觀花的瀏覽,這樣才能達到事半功倍的效果。通過對油液的“聞”可知油液的品質及該系統(tǒng)基本的工作情況,通過對發(fā)動機的排放氣體的聞,可以感覺發(fā)動機的工作情況,從而為故障判斷提供指導。如一輛桑塔納201*GSi轎車,急加速抖動嚴重。通過對排放氣體氣味的分析,認為是高壓線有時斷火,更換后,故障排除“聞”在維修中比其他手段用得相對較少,但并不是說它不重要,運用恰當在故障判斷上可以讓我們少走許多彎路。雖然汽車發(fā)展機電一體化越來越多,汽車維修更多是靠專用的故障診斷儀器,但一些特殊故障仍然需要經(jīng)驗豐富的維修技術人員靠傳統(tǒng)維修手段來判斷故障,未來的汽車維修人員不僅僅需有外語基礎,電腦常識等高科技知識,同時也應具備豐富的傳統(tǒng)維修技術。

擴展閱讀：各類材料技術分析總結

目錄

1、材料的電鏡（掃描、透射）分析32、硅太陽電池材料與技術63、電池材料與電動汽車84、生物醫(yī)學信息材料與技術105、有機發(fā)光材料與技術136、無機發(fā)光材料與LED157、高分子材料17

材料的電鏡（掃描、透射）分析

一、掃描電鏡分析掃描電鏡是用極細的電子束在樣品表面掃描，將產(chǎn)生的二次電子用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。（細胞、組織）表面的立體構像，可攝制成照片。1、目的：利用掃描電鏡可進行觀察納米材料、進口材料斷口的分析、直接觀察大試樣的原始表面、觀察厚試樣、觀察試樣的各個區(qū)域的細節(jié)、在大視場、低放大倍數(shù)下觀察樣品、進行從高倍到低倍的連續(xù)觀察、從試樣表面形貌獲得多方面資料2、原理：電子槍發(fā)射出來的電子束，經(jīng)柵極聚焦后，在加速電壓作用下，經(jīng)過二至三個電磁透鏡所組成的電子光學系統(tǒng)，電子束會聚成一個細的電子束聚焦在樣品表面。在末級透鏡上邊裝有掃描線圈，在它的作用下使電子束在樣品表面掃描。由于高能電子束與樣品物質的交互作用，結果產(chǎn)生了各種信息：二次電子、背反射電子、吸收電子、X射線、俄歇電子、陰極發(fā)光和透射電子等。這些信號被相應的接收器接收，經(jīng)放大后送到顯像管的柵極上，調制顯像管的亮度。由于經(jīng)過掃描線圈上的電流是與顯像管相應的亮度一一對應，也就是說，電子束打到樣品上一點時，在顯像管熒光屏上就出現(xiàn)一個亮點。掃描電鏡就是這樣采用逐點成像的方法，把樣品表面不同的特征，按順序，成比例地轉換為視頻信號，完成一幀圖像，從而使我們在熒光屏上觀察到樣品表面的各種特征圖像。3、存在的問題樣本是在真空條件下觀察，因此無法進行活樣本觀察。電子束可能會破壞樣本的結構，使觀察不夠準確。二、透射電鏡分析透射電鏡，即透射電子顯微鏡（TransmissionElectronMicroscope，簡稱TEM），通常稱作電子顯微鏡或電鏡（EM），是使用最為廣泛的一類電鏡。透射電鏡是一種高分辨率、高放大倍數(shù)的顯微鏡，是材料科學研究的重要手段，能提供極微細材料的組織結構、晶體結構和化學成分等方面的信息。透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬2

倍。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。其制備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。

2、儀器組成：：照明系統(tǒng)，成像光學系統(tǒng)；記錄系統(tǒng)；真空系統(tǒng);電氣系統(tǒng)。3、樣品的制備粉末樣品的制備

用超聲波分散器將需要觀察的粉末在溶液中分散成懸浮液。用滴管滴幾滴在覆蓋有碳加強火棉膠支持膜的電鏡銅網(wǎng)上。待其干燥后，再蒸上一層碳膜，即成為電鏡觀察用的粉末樣品。薄膜樣品的制備

塊狀材料是通過減薄的方法制備成對電子束透明的薄膜樣品。制備薄膜一般有以下步驟：

（1）切取厚度小于0.5mm的薄塊。

（2）用金相砂紙研磨，把薄塊減薄到0.1mm-0.05mm左右的薄片。為避免嚴重發(fā)熱或形成應力，可采用化學拋光法。

（3）用電解拋光，或離子轟擊法進行最終減薄，在孔洞邊緣獲得厚度小于500nm薄膜。

硅太陽電池材料與技術

一、目的：1、了解硅電池的基本結構。

2、了解硅太陽電池的基本原理。3、了解硅太陽電池的發(fā)展形勢。二、對太陽能電池材料一般的要求

1、半導體材料的禁帶不能太寬；2、要有較高的光電轉換效率：

3、材料本身對環(huán)境不造成污染；4、材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定

三、硅太陽能電池工作原理與結構：

硅材料是一種半導體材料，太陽能電池發(fā)電的原理主要就是利用這種半導體的光電效應。當硅晶體中摻入其他的雜質，如硼、磷等，當摻入硼時，硅晶體中就會存在一個空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩(wěn)定，容易吸收電子而中和，形成P型半導體。

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同樣，摻入磷原子以后，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非�；钴S，形成N型半導體。

晶體硅的發(fā)電過程：P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結，當光線照射到硅晶體的表面時，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給硅原子，使電子發(fā)生躍遷，成為自由電子，在P-N結兩側聚集，產(chǎn)生電位差。當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。

太陽能電池發(fā)電的原理主要是半導體的光電效應，一般的半導體主要結構如下：正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。

當硅晶體中摻入其他的雜質，如硼、磷等，當摻入硼時，硅晶體中就會存在著一個空穴，它的形成可以參照下圖：

正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。而黃色的表示摻入的硼原子，因為硼原子周圍只有3個電子，所以就會產(chǎn)生藍色的空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩(wěn)定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導體。同樣，摻入磷原子以后，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非�；钴S，形成N（negative）型半導體。黃色的為磷原子核，紅色的為多余的電子。N型半導體中含有較多的空穴，而P型半導體中含有較多的電子，這樣，當P型和N型半導體結合在一起時，就會在接觸面形成電勢差，這就是PN結。

（三）制備方法及步驟：

1.制作二氧化鈦膜

(1)先把二氧化鈦粉末放入研缽中與粘合劑進行研磨(2)接著用玻璃棒緩慢地在導電玻璃上進行涂膜

(3)把二氧化鈦膜放入酒精燈下燒結10～15分鐘，然后冷卻2.利用染料為二氧化鈦著色

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把二氧化鈦膜進行著色，大約需要5分鐘，直到膜層變成深紫色，如果膜層兩面著色的不均勻，可以再浸泡5分鐘，然后用乙醇沖洗，并用柔軟的紙輕輕地擦干。3.制作正電極

由染料著色的TiO2為電子流出的一極（即負極）。正電極可由導電玻璃的導電面（涂有導電的SnO2膜層）構成，利用一個簡單的萬用表就可以判斷玻璃的那一面是可以導電的，利用手指也可以做出判斷，導電面較為粗糙。，然后在導電面上均勻地涂上一層石墨。4.加入電解質

利用含碘離子的溶液作為太陽能電池的電解質，它主要用于還原和再生染料。5.組裝電池

把著色后的二氧化鈦膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到兩滴含碘和碘離子的電解質，然后把正電極的導電面朝下壓在二氧化鈦膜上。把兩片玻璃稍微錯開，用兩個夾子把電池夾住，兩片玻璃暴露在外面的部分用以連接導線。這樣，能電池就做成了。

6.電池的測試

在室外太陽光下，檢測太陽能電池是否可以產(chǎn)生電流。

（四）小結：太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。單晶硅太陽能電池轉換效率無疑是最高的，在大規(guī)模應用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導地位，但由于受單晶硅材料價格及相應的繁瑣的電池工藝影響，致使單晶硅成本價格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困難的。為了節(jié)省高質量材料，尋找單晶硅電池的替代產(chǎn)品，現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太陽能電池，其中多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池就是典型代表。

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四，太陽能發(fā)展趨勢，從以上幾個方面的討論可知，作為太陽能電池的材料，III-V族化合物及CIS等系由稀有元素所制備，盡管以它們制成的太陽能電池轉換效率很高，但從材料來源看，這類太陽能電池將來不可能占據(jù)主導地位。而另兩類電池納米晶太陽能電池和聚合物修飾電極太陽能電池存在的問題，它們的研究剛剛起步，技術不是很成熟，轉換效率還比較低，這兩類電池還處于探索階段，短時間內(nèi)不可能替代應系太陽能電池。因此，從轉換效率和材料的來源角度講，今后發(fā)展的重點仍是硅太陽能電池特別是多晶硅和非晶硅薄膜電池。由于多晶硅和非晶硅薄膜電池具有較高的轉換效率和相對較低的成本，將最終取代單晶硅電池，成為市場的主導產(chǎn)品。

提高轉換效率和降低成本是太陽能電池制備中考慮的兩個主要因素，對于目前的硅系太陽能電池，要想再進一步提高轉換效率是比較困難的。因此，今后研究的重點除繼續(xù)開發(fā)新的電池材料外應集中在如何降低成本上來，現(xiàn)有的高轉換效率的太陽能電池是在高質量的硅片上制成的，這是制造硅太陽能電池最費錢的部分。因此，在如何保證轉換效率仍較高的情況下來降低襯底的成本就顯得尤為重要。也是今后太陽能電池發(fā)展急需解決的問題。近來國外曾采用某些技術制得硅條帶作為多晶硅薄膜太陽能電池的基片，以達到降低成本的目的，效果還是比較現(xiàn)想的。

電池材料與電動汽車

一、目的1、了解鋰電池的工作原理。

2、了解鋰電池對電動汽車發(fā)展的影響。

電動汽車是21世紀綠色交通工具，使用鋰離子電池是電動汽車的主流，但同樣面臨很大挑戰(zhàn)。

（二）原理：

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生，使用以下反應：Li+MnO2=LiMnO2該反應為氧化還原反應，

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放電。由于鋰金屬的化學特性非�；顫�，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用，在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

該反應為氧化還原反應。鋰離子電池的正極材料通常有鋰的活性化合物組成，負極則是特殊分子結構的碳．常見的正極材料主要成分為LiCoO2，充電時，加在電池兩極的電勢迫使正極的化合物釋出鋰離子，嵌入負極分子排列呈片層結構的碳中．放電時，鋰離子則從片層結構的碳中析出，重新和正極的化合物結合．鋰離子的移動產(chǎn)生了電流。

核心材料電池的電極材料1、正極材料

（1）鋰正極材料：主要有LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2。

（2）聚合物正極材料：主要是雜環(huán)聚合物如聚砒咯（Ppy）、聚噻吩（PTh）及其衍生物。

2、負極材料

（1）碳材料：主要為天然石墨、焦碳和碳纖維等，目前比較先進的負極層狀石墨顆粒已采用納米碳。

（2）基于氧化錫的負極材料：利用SnO、SiO2和少量的Al2O3、B2O3、P2O3等的混合物在氬氣氛圍下逐漸升溫到1000℃或略高溫度下加熱12h，可制得含二價錫的混合氧化物

生產(chǎn)工藝

混料-涂布-輥壓-分切-卷繞/疊片-裝配-注液-化成-分容四、鋰離子電池主要優(yōu)點

1、能量比比較高。具有高儲存能量密度，目前已達到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；

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2、使用壽命長，使用壽命可達到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C（100%DOD）充放電，有可以使用10,000次的記錄；

3、額定電壓高（單體工作電壓為3.7V或3.2V），約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；

4、具備高功率承受力，其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力，便于高強度的啟動加速；

5、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20；

6、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-6；

7、高低溫適應性強，可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在-45℃環(huán)境下使用；

8、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質。

9、生產(chǎn)基本不消耗水，對缺水的我國來說，十分有利。四、鋰電池在科技中存在的問題

1、鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險。2、鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，安全性較差。

3、鋰離子電池均需保護線路，防止電池被過充過放電。4、生產(chǎn)要求條件高，成本高。（四）、小結及電動汽車發(fā)展前景：

電池是電動汽車發(fā)展的首要關鍵，汽車動力電池難在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三個要求上。要想在較大范圍內(nèi)應用電動汽車，要依靠先進的蓄電池經(jīng)過10多年的篩選，現(xiàn)在普遍看好的氫鎳電池，鐵電池，鋰離子和鋰聚合物電池。氫鎳電池單位重量儲存能量比鉛酸電池多一倍，其它性能也都優(yōu)于鉛酸電池。但目前價格為鉛酸電池的4-5倍，正在大力攻關讓它降下來。鐵電池采用的是資源豐富、價格低廉的鐵元素材料，成本得到大幅度降低，也有廠家采用。鋰是最輕、化學特性十分活潑的金屬，鋰離子電池單位重量儲能為鉛酸電池的3倍，鋰聚合物電池為4倍，而

且鋰資源較豐富，價格也不很貴，是很有希望的電池。

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生物醫(yī)學信息材料與技術

一、目的：1、了解生物材料分類

2、了解生物材料的相關應用

二、原理生物材料是用于人體組織和器官的診斷、修復或增進其功能的一類高技術材料，即用于取代、修復活組織的天然或人造材料，其作用藥物不可替代。生物材料能執(zhí)行、增進或替換因疾病、損傷等失去某種功能，而不能恢復的缺陷部位。

生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題。其主要是指生命體組織對非活性材料產(chǎn)生反應的一種性能，一般是指材料與宿主之間的相容性，包括組織相容性和血液相容性。近年來生物相容性的概念發(fā)生了較大變化，其對象不僅為非活性材料，而且也涉及活性材料組織工程，并同時普遍認為生物相容性包括兩大原則[2]：一是生物安全性原則；二是生物功能性原則。

生物醫(yī)學材料得以迅猛發(fā)展的主要動力來自人口老齡化、中青年創(chuàng)傷的增多、疑難疾病患者的增加和高新技術的發(fā)展。人口老齡化進程的加速和人類對健康與長壽的追求激發(fā)了對生物材料的需求。作為世界人口最多的國家，中國已經(jīng)入老齡化國家行列，生物材料的市場潛力將更加巨大。

生活節(jié)奏的加快、活動空間的擴展和飲食結構的變化等因素，使創(chuàng)傷成為一個嚴重的社會問題。我國創(chuàng)傷住院年增長率達7.2%，高居住院人數(shù)第二位。美國1998年用于骨骼-肌肉系統(tǒng)損傷患者的治療費高達1280億美元，僅骨缺損患者就達123萬，其中80%需用生物醫(yī)學材料治療。

隨著生物技術的發(fā)展，不同學科的科學家進行了廣泛合作，從而使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景。人體組織和器官的修復，將從簡單的利用機械固定發(fā)展到再生和重建有生命的人體組織和器官；從短壽命的組織和器官的修復發(fā)展到永久性的修復和替換。這一醫(yī)學革命，對生命力學和材料等相關學科的發(fā)展提出了諸多需求，對生物醫(yī)學材料的發(fā)展產(chǎn)生了重要的促進作用。發(fā)展我國生物醫(yī)學材料的建議生物醫(yī)用材料是材料科學與工程的重要分支。

三、生物材料的一般性能要求（1）生物相容性

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生物相容性主要包括血液相容性、組織相容性。材料在人體內(nèi)要求無不良反應，不引起凝血、溶血現(xiàn)象，活體組織不發(fā)生炎癥、排拒、致癌等。（2）力學性能

材料要有合適的強度、硬度、韌性、塑性等力學性能以滿足耐磨、耐壓、抗沖擊、抗疲勞、彎曲等醫(yī)用要求。（3）耐生物老化性能

材料在活體內(nèi)要有較好的化學穩(wěn)定性，能夠長期使用，即在發(fā)揮其醫(yī)療功能的同時要耐生物腐蝕、耐生物老化。（4）成形加工性能

（四）生物醫(yī)學材料意義

生物醫(yī)學材料為挽救生命和提高人民健康水平做出了重大貢獻，大概、當前正面臨重大突破。我國加入WTO后，生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)將面臨更大的挑戰(zhàn)和更多的機遇，生物材料科學工作者任重而道遠。我們相信，在國家的大力支持下，跨部門、跨學科通力合作，通過走自力更生與技術引進相結合的發(fā)展之路，在生物材料組織工程化、分子設計、仿生模擬、智能化藥物控釋等方面重點投入，生物醫(yī)用材料必將為全面提高人們的生活水平，造福人類做出更大的貢獻。

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有機發(fā)光材料與技術

一、目的：1、了解OLED的基本原理

2、了解有機發(fā)光材料的應用前景

二、OLED，即有機發(fā)光二極管（OrganicLight-EmittingDiode），又稱為有機電激光顯示（OrganicElectroluminesenceDisplay,OELD）。因為具備輕薄、省電等特性，因此從201*年開始，這種顯示設備在MP3播放器上得到了廣泛應用，而對于同屬數(shù)碼類產(chǎn)品的DC與手機，此前只是在一些展會上展示過采用OLED屏幕的工程樣品，還并未走入實際應用的階段。但OLED屏幕卻具備了許多LCD不可比擬的優(yōu)勢。三、OLED的結構、原理

OLED的基本結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物(ITO)，與電力之正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如三明治的結構。整個結構層中包括了：空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結合，產(chǎn)生光亮，依其配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍RGB三原色，構成基本色彩。OLED的特性是自己發(fā)光，不像TFTLCD需要背光，因此可視度和亮度均高，其次是電壓需求低且省電效率高，加上反應快、重量輕、厚度薄，構造簡單，成本低等，被視為21世紀最具前途的產(chǎn)品之一。

有機發(fā)光二極體的發(fā)光原理和無機發(fā)光二極體相似。當元件受到直流電（DirectCurrent；DC）所衍生的順向偏壓時，外加之電壓能量將驅動電子（Electron）與空穴（Hole）分別由陰極與陽極注入元件，當兩者在傳導中相遇、結合，即形成所謂的電子-空穴復合（Electron-HoleCapture）。而當化學分子受到外來能量激發(fā)後，若電子自

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旋（ElectronSpin）和基態(tài)電子成對，則為單重態(tài)（Singlet），其所釋放的光為所謂的熒光（Fluorescence）；反之，若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對且平行，則稱為三重態(tài)（Triplet），其所釋放的光為所謂的磷光（Phosphorescence）。

（四）OLED關鍵工藝：氧化銦錫(ITO)基板前處理

(1)ITO表面平整度：ITO目前已廣泛應用在商業(yè)化的顯示器面板制造，其具有高透射率、低電阻率及高功函數(shù)等優(yōu)點。一般而言，利用射頻濺鍍法(RFsputtering)所制造的ITO，易受工藝控制因素不良而導致表面不平整，進而產(chǎn)生表面的尖端物質或突起物。另外高溫鍛燒及再結晶的過程亦會產(chǎn)生表面約10-30nm的突起層。這些不平整層的細粒之間所形成的路徑會提供空穴直接射向陰極的機會，而這些錯綜復雜的路徑會使漏電流增加。一般有三個方法可以解決這表面層的影響?U一是增加空穴注入層及空穴傳輸層的厚度以降低漏電流，此方法多用于PLED及空穴層較厚的OLED。二是將ITO玻璃再處理，使表面光滑。三是使用其它鍍膜方法使表面平整度更好。

(2)ITO功函數(shù)的增加：當空穴由ITO注入HIL時，過大的位能差會產(chǎn)生蕭基能障，使得空穴不易注入，因此如何降低ITO/HIL接口的位能差則成為ITO前處理的重點。一般我們使用O2-Plasma方式增加ITO中氧原子的飽和度，以達到增加功函數(shù)之目的。ITO經(jīng)O2-Plasma處理后功函數(shù)可由原先之4.8eV提升至5.2eV，與HIL的功函數(shù)已非常接近。

加入輔助電極，由于OLED為電流驅動組件，當外部線路過長或過細時，于外部電路將會造成嚴重之電壓梯度，使真正落于OLED組件之電壓下降，導致面板發(fā)光強度減少。由于ITO電阻過大(10ohm/square)，易造成不必要之外部功率消耗，增加一輔助電極以降低電壓梯度成了增加發(fā)光效率、減少驅動電壓的快捷方式。鉻是最常被用作輔助電極的材料，它具有對環(huán)境因子穩(wěn)定性佳及對蝕刻液有較大的選擇性等優(yōu)點。然而

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它的電阻值在膜層為100nm時為2Ω，在某些應用時仍屬過大，因此在相同厚度時擁有較低電阻值的鋁則成為輔助電極另一較佳選擇。但是，鋁的高活性也使其有信賴性方面之問題因此，多疊層之輔助金屬則被提出，如：Cr/Al/Cr或Mo/Al/Mo，然而此類工藝增加復雜度及成本，故輔助電極材料的選擇成為OLED工藝中的重點之一。五、OLED在科技應用中的問題

1、壽命通常只有5000小時，要低于LCD至少1萬小時的壽命；

2、不能實現(xiàn)大尺寸屏幕的量產(chǎn)，因此目前只適用于便攜類的數(shù)碼類產(chǎn)品；3、存在色彩純度不夠的問題，不容易顯示出鮮艷、濃郁的色彩。

無機發(fā)光材料與LED

一、目的：1、了解LED發(fā)光原理。

2、了解LED優(yōu)缺點

二、原理：LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，

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在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結”。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成P-N結材料決定的。（三）應用：

（1）景觀照明市場：包括建筑裝飾、室內(nèi)裝飾、旅游景點裝飾等，主要用于重要建筑、街道、商業(yè)中心、名勝古跡、橋梁、社區(qū)、庭院、草坪、家居、休閑娛樂場所的裝飾照明，以及集裝飾與廣告為一體的商業(yè)照明。

（2）汽車市場：車用市場是LED運用發(fā)展最快的市場，主要用于車內(nèi)的儀表盤、空調、音響等指示燈及內(nèi)部閱讀燈，車外的第三剎車燈、尾燈、轉向燈、側燈等。背光源市場：LED作為背光源已普遍運用于手機、電腦、手持掌上電子產(chǎn)品及汽車、飛機儀表盤等眾多領域。

（3）交通燈市場：由于紅、黃、綠光LED有亮度高、壽命長、省電等優(yōu)點，（4）特殊工作照明和軍事運用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及熱輻射低、體積小、便于攜帶等特點，可廣泛應用于防爆、野外作業(yè)、礦山、軍事行動等特殊工作場所或惡劣工作環(huán)境之中。

（四）小結：（1）LED的優(yōu)點：一、體積小

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二、耗電量低：它消耗的電能不超過0.1W，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。三、使用壽命長：使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。四、高亮度、低熱量：LED使用冷發(fā)光技術，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。五、環(huán)保：LED是由無毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會造成污染，同時LED也可以回收再利用。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。（2）LED的缺點：

一、LED需要由于單個發(fā)光面比較窄，通常大規(guī)模集成在線路板上，形成一個比較大的發(fā)光源，由此會造成大量熱量積累，有時會擊穿電路板。所以LED燈的散熱一定要好。二、成本高。

高分子材料

一、目的：1、了解高分子材料概念

2、了解高分子材料在實際當中的應用二、定義

高分子材料：macromolecularmaterial，以高分子化合物為基礎的材料。高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。

三、高分子材料分類：

高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復合材料等。

①橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價力小，分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。②高分子纖維分為天然纖維和化學纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過紡絲和后處理制得。纖維的次價力大、形變能力小、模量高，一般為結晶聚合物。

③塑料是以合成樹脂或化學改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料；按用途又分為通用塑料和工程塑料。

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④高分子膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天然和合成膠粘劑兩種。應用較多的是合成膠粘劑。⑤高分子涂料是以聚合物為主要成膜物質，添加溶劑和各種添加劑制得。根據(jù)成膜物質不同，分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料。⑥高分子基復合材料是以高分子化合物為基體，添加各種增強材料制得的一種復合材料。它綜合了原有材料的性能特點，并可根據(jù)需要進行材料設計。⑦功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質、能量和信息的轉換、傳遞和儲存等特殊功能。已實用的有高分子信息轉換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。四、發(fā)展研究從十九世紀開始，人類開始使用改造過的天然高分子材料�；鸹�橡膠和硝化纖維塑料（賽璐珞）是兩個典型的例子。進入二十世紀之后，高分子材料進入了大發(fā)展階段。首先是在1907年，LeoBakeland發(fā)明了酚醛塑料。1920年HermannStaudinger提出了高分子的概念并且創(chuàng)造了Makromolekule這個詞。二十世紀二十年代末，聚氯乙烯開始大規(guī)模使用。二十世紀三十年代初，聚苯乙烯開始大規(guī)模生產(chǎn)。二十世紀三十年代末，尼龍開始生產(chǎn)。隨著工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，設備的集群規(guī)模和自動化程度越來越高，同時針對設備的安全連續(xù)生產(chǎn)的要求也越來越高，傳統(tǒng)的以金屬修復方法為主的設備維護工藝技術已經(jīng)遠遠不能滿足針對更多高新設備的維護需求，對此需要研發(fā)更多針對設備預防和現(xiàn)場解決的新技術和材料，為此誕生了包括高分子復合材料在內(nèi)的更多新的維護技術和材料，以便解決更多問題，滿足新設備運行環(huán)境的維護需求。正基于此，二十世紀后期，世界發(fā)達國家以美國福世藍（1stline）公司為代表的研發(fā)機構，研發(fā)了以高分子材料和復合材料技術為基礎的高分子復合材料，它是以高分子復合聚合物與金屬粉末或陶瓷粒組成的雙組分或多組分的復合材料，它是在高分子化學、有機化學、膠體化學和材料力學等學科基礎上發(fā)展起來的高技術學科。它可以極大16

解決和彌補金屬材料的應用弱項，可廣泛用于設備部件的磨損、沖刷、腐蝕、滲漏、裂紋、劃傷等修復保護。高分子復合材料技術已發(fā)展成為重要的現(xiàn)代化應用技術之一。五、小結：

高分子材料的結構決定其性能，對結構的控制和改性，可獲得不同特性的高分子材料。高分子材料獨特的結構和易改性、易加工特點，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)異性能，從而廣泛用于科學技術、國防建設和國民經(jīng)濟各個領域，并已成為現(xiàn)代社會生活中衣食住行用各個方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學纖維、塑料和橡膠等也是如此。一般稱在生活中大量采用的，已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的高分子為通用高分子材料，稱具有特殊用途與功能的為功能高分子。（五）用途

例如，將廢棄纖維轉化成乙酰丙酸，再聚合成聚合物或者秸稈等轉化成乙酰丙酸，在縮合成聚合物。下圖為自發(fā)光材料：

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