发动机维修技术分析与总结

发动机维修技术分析与总结

发动机维修技术分析与总结

汽车发动机的修理技术是通过维修人员凭着丰富的时间经验和理论知识，依靠发动机的规定和技术要求进行分解和修复，现对维修中所存在的技术问题进行分析、总结。现通过对发动机维修时常遇见的问题做简要的分析，以供有关人员在今后的工作中参考：

1发动机的分解

为使分解能顺利进行，一般由外向内的分解程序进行分解，拆卸下来的螺栓和零部件要按要求存放好，防止丢失和变形，如曲轴、缸盖，凸轮轴等要按要求放置平衡，防止受力不均而产生变形，造成不必要的损失。对有要求按照规定程序进行分解的零部件，一定要按规定的分解程序进行分解。例如：气缸盖和曲轴主轴泵螺栓，如果没有严格按照规定的拆卸程序进行拆卸，一旦程序错乱，便会造成缸盖和曲轴的变形，甚至报废。2零部件选择

目前，由于市场上出售的零件良莠不齐，有些配件由于库存时间过长，其性能以无法达到原厂设计的标准和技术要求，特别是假冒伪劣配件，其性能达不到原厂设计的技术要求，严重影响机械安全和技术性能，所以在安装配件前，必须严格对新配件做出详细的技术检查。而有些维修人员在安装新配件时，没有对新配件做技术检查就直接安装在发动机上，这种做法是很不合理的。例如：一辆日本三菱FV413货车在正常行驶时水温高，经检查是发动机水泵进水口胶管在水循环时被吸扁，原来胶管是劣质产品，由于胶管长度较长，而胶管内并无防变形弹簧，由于发动机工作时，水温升高，使胶管变软，被水泵吸扁，冷却水无法正常循环，造成发动机水温过高，更换正厂的水进水管后，发动机工作时水温正常，因此在维修发动机时，应使用正厂的配件，不可用其它型号的配件代用，更不能错用。

3零部件的清洗在维修发动机时，正确的清洗方法是提高修理质量和延长其使用寿命的关键。有些维修人员在清洗过程中不注重零部件的清洗，没有合理的选择清洗剂和清洗方法，导致零部件腐蚀损坏和早期磨损。因此，在清洗发动机各个部位的零部件时，必须认真彻底地清除其表面的油污和杂质。而在选用清洗剂时，为了不使零部件表面受到破坏，影响配件的技术性能，对不同材质的零部件的选用的清洗剂也不同，特别是精密零部件和橡胶类零件都不允许有任何程度的腐蚀。例如：铝合金类，铜制品类和橡胶类零部件不宜放在碱性或酸性清洗剂中清洗，避免对其产生不同程度破坏和腐蚀，影响其技术性能。4零部件的安装

装配时，要由内向外的装配程序进行安装，并严格按照工作原理和规定要求进行安装。特别是对外部特征比较相似，容易发生装反的零部件。更应注意：例如发动机的汽缸垫、活塞、正推垫片、油封、活塞环等。这些零部件如果在安装时不了解其工作原理和结构，最易装反，导致装配后不能正常工作，发生机械事故。所以在装配零部件时，一定要了解零部件的结构和工作原理，掌握正确方向和安装要求。5零部件的配合间隙

发动机装配时，零部件的安装有严格的技术要求，各项配合间隙必须严格测量，对不符合要求的零部件要进行调整或更换，特别是活塞间隙、活塞与缸套的配合减息、气门间隙、主轴瓦与主轴颈配合间隙、连杆瓦羽联赣州颈间隙、活塞肖与肖套配合间隙、曲轴的轴向间隙等。各部位都有严格的尺寸和配合公差要求。在实际维修中，有些维修人员根本没有按技术要求进行检测后再进行装配，而是有目地将零配件直接安装导致间隙过大时轴承磨损加剧，而过大时将引起轴承抱死和烧熔等现象，使发动机根本无法正常工作，甚至会因零部件的配合间隙不当导致严重的机械事故的发生。6螺栓的选用由于发动机工作时温度变化和变载荷作用比较大，因此，装配发动机时，正确选用专用的螺栓对保证发动机维修后能否正常工作至关重要。例如：气缸盖螺栓、连杆螺栓、曲轴主轴承螺栓、喷油器固定螺栓等，都是采用特殊材质的螺栓，其强度高，抗剪切力强。如果发现螺栓损坏或丢失时，一定要按要求选用同等规格和技术要求的螺栓。在选用时，一些重要螺栓的头部都标有记号，以便识别。如果随意选用其它螺栓代用或自行加工代替，这些螺栓因材质差或加工工艺不合格，导致在工作中发生拉卡，滑丝等损伤，严重时产生断裂，造成敲坏气缸体的严重事故，因此，在选用螺栓时，质量一定要符合规格和技术要求，切忌乱代乱用。7螺栓拧紧程序和力矩发动机各部位螺栓拧紧时，一定要按照规定的拧紧程序和力矩进行拧紧，各部位螺栓在拧紧时都规定了严格的拧紧程序和力矩。而一些维修人员在拧紧螺栓时不按规定程序和力矩进行拧紧，不使用扭力扳手，随意使用加力杆，导致拧紧力矩不足或过大。而当力矩不足时，易产生螺栓松脱，力矩过大时螺栓易拉伸变形，断裂，例如：扭紧气缸盖螺栓时，如果不按规定程序和力矩拧紧，将导致发动机气缸体和气缸盖变形，并冲坏气缸垫片，因此在维修发动机时，一定要按规定程序和力矩扭紧螺栓，防止因螺栓拧紧力矩过大，过小或不按程序而导致故障的发生。8垫片的使用

发动机各部位的垫片种类很多，常用的有平垫、弹簧垫、石棉垫、纸板垫、铜垫、铝垫等。不同种类的垫片有着不同的作用。有些起着防松、防脱的作用，有些起作密封的作用。如果在使用垫片时不按规定和要求进行选择，导致机械事故的发生。例如：发动机气缸垫过薄时，容易产生漏油或漏气，甚至冲坏气缸垫，过厚时使气缸压缩比降低，严重影响发动机的正常工作和机械性能，因此在选用垫片时一定要按要求选用符合技术要求的垫片，防止事故的发生。

9附件的检查

发动机的附件总类很多，有柴油滤清器、机油滤清器、空气滤清器、风扇罩、水温表、水箱盖、油压表、感应等。如果缺乏对附件检查和维护保养，将严重影响发动机的正常工作，减少发动机的使用寿命，因此对附件的检查和保养是必不可少的，对延长发动机的使用寿命至关重要。结束语：本文论述了在装配发动机时经常被忽视的问题和应对措施。在装配时必须了解其工作原理，按照规定的技术要求和程序进行装配，进一步提高了维修质量，减少了故障的发生，使修复的发动机能处于最佳的性能状态。浅谈汽车发动机维修技术

中国集体经济随着汽车工业的发展,电子控制系统在汽车上的应用越来越普遍。电控系统在提高汽车性能的同时,也使汽车的故障诊断变得复杂起来。汽车故障自诊断系统的开发应用,对于及时发现故障以及故障维修提供了方便。汽车维修人员通过解读故障代码,大多数都能判明故障可能发生的原因和部位。然而,在对汽车维修时,若仅仅靠故障代码寻找故障,往往会出现判断上的失误。实际上,故障代码仅仅是电控汽车电脑(ECU)认可的一个是或否的界定结论,不一定是汽车真正的故障部位。因此,在对电控汽车进行维修时应综合分析判断,利用传统诊断结合汽车故障的现象来寻找故障部位。所谓的传统诊断,就是不用任何的表、设备,对车辆故障进行人工诊断的方法。在汽车维修中最常用的直接诊断方法有“看、闻、听、问、试”,这些方法在国内汽车维修方面积累的经验比较丰富。高级轿车保有量虽正大幅度增加,但部分维修的仪器及检测设备尚不能监测到位,给车辆故障诊断带来很大困难,以至于造成误判。因此,充分利用成熟的维修经验也是非常必要的。电控汽车故障自诊断系统,一般有电子控制器(ECU)中的识别故障及故障运行控制软件、故障监测电路和故障运行后备电路等组成。不同厂家生产的汽车,其故障自诊断系统的故障检测项目不尽相同,故障代码储存和显示方式也有所不同。故障代码存在随机储存器(RAM)中,随机储存器与蓄电池直接相连,故障代码可长期保存,清除故障代码需要断开专门的随机储存器连接电路或者直接断开蓄电池。目前,解读电控汽车故障代码大多是通过三种方式来获取的。一种是靠仪表盘上的故障指示灯间隔闪烁次数来读取;第二种是借助于专用的车型解码仪直接读取故障码;第三种是靠国内厂家生产的故障代码分析仪,以汉显的方式读取故障代码的汉语文字说明。以汉语文字的方式获得故障代码含义,是广大汽车维修者普遍青睐的一种方式。而前两种读码方式还需查有关的资料,才能懂得故障代码的含义。但是,无论采用何种方式解读故障代码,一旦电喷汽车的控制电脑出现纪录和储存错误的故障代码,则对电控汽车维修带来许多不便。自诊断系统可能出现以下几种情况:汽车运行时故障明显,传感器有故障而自诊断系统没有监测到。一是电控汽车控制电脑(ECU)对传感器信号进行检测时,只能接受其设定范围之内的传感器非正常信号,从而判断传感器的好与坏,记录或不记录故障代码。一旦解读故障代码故障后,只要对相应的传感器、导线连接器、导线进行检查,找到并排除短路、断路的故障即可。但是,若因某种原因致使传感器灵敏度下降、反应迟钝、输出特性偏移等,则自诊断系统就测不出来了。这时就应该依据发动机的故障征兆进行分析判断,继而传感器单体进行针对性检测,以便找到并排除传感器故障。二是由于发动机工况故障现象相似,ECU监测失误,自诊断系统可能显示错误的故障代码。例如,对于装有三元催化转化器的电控汽车,一旦使用过含铅汽油,这类故障特性有时较为明显。在汽车进行检修时,经常会发现故障代码显示的是“水温传感器断路或短路”故障,而发动机故障症状却是:无论发动机在冷车状态下或者热车状态下都不好起动,并且拌有怠速不稳和回火现象,发动机的转速绐终提不高。显然这些故障与水温传感器的关系并不十分密切,在对水温传感器进行单体测量后并未发现任何故障。但是,当从汽车上拆下三元催化转换器并剖开后发现,三元催化转换器内部严重堵塞,因此可以断定发动机故障是由此而引起。因此当自诊断系统出现故障代码以后,还应该与发动机的实际故障症状进行分析比较,以得到正确合理的判断,不应该将故障代码当作排除故障的唯一依据。三是电控汽车使用维修不当也可能引发错误的故障代码。在对电控汽车实施维修时,由于维修人员系统输出错误的故障办法。例如,在发动机运转过程中,随意或者无意把传感器插接头拔下,每拔下一次传感器插接头,自诊断系统就会记录一次故障代码。另外,若在上一次汽车维修时,由于操作不当而未能完全清除掉旧的故障代码,那么电脑也同样将原来的旧故障代码保存其内,因此在对电控汽车维修时也要加以注意,不应造成不必要的人为故障代码。利用常规的检查方法如“五油、三液、一媒,的检查不可忽视,即对透平油、机油、自动变速器油、转向助力油、齿轮油、制动液、冷却液,刮水清洗液以及冷媒的检查。绝大部分高级轿车上仪表灯全部用英文显示,如washfluid灯亮,应检查清洗液和储存器内液面,添加后即可消除该警报灯亮。一辆奥迪A62.8L轿车ABS灯点亮,似乎是一个大的故障,车主急忙赶往奥迪A6维修中心检修,经检查发现就是制动液容器内的液体低于警戒线,补充完制动液后故障排徐,解决起来很简单。通过车用零件液体的品质,来判断故障。一辆广州本田车雅阁7230轿车的自动变速器油液变紫,而且有少量的混蚀物,此时行车中动力不足,起速过慢。因此,根据油液的颜色可断定故障的原因是自动变速器的故障而不是发动机动力不足,拆油底壳,检查证明判断是正确的。检查线路也一样重要。一辆雪铁龙轿车左前轮不升也不降,而其他三轮传动正常。检查发现该车左前空气弹簧减振器排气阀线斯开,接通线路后左前轮活动恢复正常。应该仔细看而不是走马观花的浏览,这样才能达到事半功倍的效果。通过对油液的“闻”可知油液的品质及该系统基本的工作情况,通过对发动机的排放气体的闻,可以感觉发动机的工作情况,从而为故障判断提供指导。如一辆桑塔纳201*GSi轿车,急加速抖动严重。通过对排放气体气味的分析,认为是高压线有时断火,更换后,故障排除“闻”在维修中比其他手段用得相对较少,但并不是说它不重要,运用恰当在故障判断上可以让我们少走许多弯路。虽然汽车发展机电一体化越来越多,汽车维修更多是靠专用的故障诊断仪器,但一些特殊故障仍然需要经验丰富的维修技术人员靠传统维修手段来判断故障,未来的汽车维修人员不仅仅需有外语基础,电脑常识等高科技知识,同时也应具备丰富的传统维修技术。

扩展阅读：各类材料技术分析总结

目录

1、材料的电镜（扫描、透射）分析32、硅太阳电池材料与技术63、电池材料与电动汽车84、生物医学信息材料与技术105、有机发光材料与技术136、无机发光材料与LED157、高分子材料17

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（TransmissionElectronMicroscope，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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四，太阳能发展趋势，从以上几个方面的讨论可知，作为太阳能电池的材料，III-V族化合物及CIS等系由稀有元素所制备，尽管以它们制成的太阳能电池转换效率很高，但从材料来源看，这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。而另两类电池纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电池存在的问题，它们的研究刚刚起步，技术不是很成熟，转换效率还比较低，这两类电池还处于探索阶段，短时间内不可能替代应系太阳能电池。因此，从转换效率和材料的来源角度讲，今后发展的重点仍是硅太阳能电池特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，将最终取代单晶硅电池，成为市场的主导产品。

提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考虑的两个主要因素，对于目前的硅系太阳能电池，要想再进一步提高转换效率是比较困难的。因此，今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降低成本上来，现有的高转换效率的太阳能电池是在高质量的硅片上制成的，这是制造硅太阳能电池最费钱的部分。因此，在如何保证转换效率仍较高的情况下来降低衬底的成本就显得尤为重要。也是今后太阳能电池发展急需解决的问题。近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶硅薄膜太阳能电池的基片，以达到降低成本的目的，效果还是比较现想的。

电池材料与电动汽车

一、目的1、了解锂电池的工作原理。

2、了解锂电池对电动汽车发展的影响。

电动汽车是21世纪绿色交通工具，使用锂离子电池是电动汽车的主流，但同样面临很大挑战。

（二）原理：

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，

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放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用，在锂电池已经成为了主流。

该反应为氧化还原反应。锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳．常见的正极材料主要成分为LiCoO2，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中．放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合．锂离子的移动产生了电流。

核心材料电池的电极材料1、正极材料

（1）锂正极材料：主要有LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2。

（2）聚合物正极材料：主要是杂环聚合物如聚砒咯（Ppy）、聚噻吩（PTh）及其衍生物。

2、负极材料

（1）碳材料：主要为天然石墨、焦碳和碳纤维等，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

（2）基于氧化锡的负极材料：利用SnO、SiO2和少量的Al2O3、B2O3、P2O3等的混合物在氩气氛围下逐渐升温到1000℃或略高温度下加热12h，可制得含二价锡的混合氧化物

生产工艺

混料-涂布-辊压-分切-卷绕/叠片-装配-注液-化成-分容四、锂离子电池主要优点

1、能量比比较高。具有高储存能量密度，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；

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2、使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使用10,000次的记录；

3、额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；

4、具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；

5、自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；

6、重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-6；

7、高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；

8、绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

9、生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。四、锂电池在科技中存在的问题

1、锂原电池均存在安全性差，有发生爆炸的危险。2、钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电，安全性较差。

3、锂离子电池均需保护线路，防止电池被过充过放电。4、生产要求条件高，成本高。（四）、小结及电动汽车发展前景：

电池是电动汽车发展的首要关键，汽车动力电池难在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池经过10多年的筛选，现在普遍看好的氢镍电池，铁电池，锂离子和锂聚合物电池。氢镍电池单位重量储存能量比铅酸电池多一倍，其它性能也都优于铅酸电池。但目前价格为铅酸电池的4-5倍，正在大力攻关让它降下来。铁电池采用的是资源丰富、价格低廉的铁元素材料，成本得到大幅度降低，也有厂家采用。锂是最轻、化学特性十分活泼的金属，锂离子电池单位重量储能为铅酸电池的3倍，锂聚合物电池为4倍，而

且锂资源较丰富，价格也不很贵，是很有希望的电池。

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生物医学信息材料与技术

一、目的：1、了解生物材料分类

2、了解生物材料的相关应用

二、原理生物材料是用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去某种功能，而不能恢复的缺陷部位。

生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题。其主要是指生命体组织对非活性材料产生反应的一种性能，一般是指材料与宿主之间的相容性，包括组织相容性和血液相容性。近年来生物相容性的概念发生了较大变化，其对象不仅为非活性材料，而且也涉及活性材料组织工程，并同时普遍认为生物相容性包括两大原则[2]：一是生物安全性原则；二是生物功能性原则。

生物医学材料得以迅猛发展的主要动力来自人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。人口老龄化进程的加速和人类对健康与长寿的追求激发了对生物材料的需求。作为世界人口最多的国家，中国已经入老龄化国家行列，生物材料的市场潜力将更加巨大。

生活节奏的加快、活动空间的扩展和饮食结构的变化等因素，使创伤成为一个严重的社会问题。我国创伤住院年增长率达7.2%，高居住院人数第二位。美国1998年用于骨骼-肌肉系统损伤患者的治疗费高达1280亿美元，仅骨缺损患者就达123万，其中80%需用生物医学材料治疗。

随着生物技术的发展，不同学科的科学家进行了广泛合作，从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。人体组织和器官的修复，将从简单的利用机械固定发展到再生和重建有生命的人体组织和器官；从短寿命的组织和器官的修复发展到永久性的修复和替换。这一医学革命，对生命力学和材料等相关学科的发展提出了诸多需求，对生物医学材料的发展产生了重要的促进作用。发展我国生物医学材料的建议生物医用材料是材料科学与工程的重要分支。

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、组织相容性。材料在人体内要求无不良反应，不引起凝血、溶血现象，活体组织不发生炎症、排拒、致癌等。（2）力学性能

材料要有合适的强度、硬度、韧性、塑性等力学性能以满足耐磨、耐压、抗冲击、抗疲劳、弯曲等医用要求。（3）耐生物老化性能

材料在活体内要有较好的化学稳定性，能够长期使用，即在发挥其医疗功能的同时要耐生物腐蚀、耐生物老化。（4）成形加工性能

（四）生物医学材料意义

生物医学材料为挽救生命和提高人民健康水平做出了重大贡献，大概、当前正面临重大突破。我国加入WTO后，生物医用材料产业将面临更大的挑战和更多的机遇，生物材料科学工作者任重而道远。我们相信，在国家的大力支持下，跨部门、跨学科通力合作，通过走自力更生与技术引进相结合的发展之路，在生物材料组织工程化、分子设计、仿生模拟、智能化药物控释等方面重点投入，生物医用材料必将为全面提高人们的生活水平，造福人类做出更大的贡献。

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有机发光材料与技术

一、目的：1、了解OLED的基本原理

2、了解有机发光材料的应用前景

二、OLED，即有机发光二极管（OrganicLight-EmittingDiode），又称为有机电激光显示（OrganicElectroluminesenceDisplay,OELD）。因为具备轻薄、省电等特性，因此从201*年开始，这种显示设备在MP3播放器上得到了广泛应用，而对于同属数码类产品的DC与手机，此前只是在一些展会上展示过采用OLED屏幕的工程样品，还并未走入实际应用的阶段。但OLED屏幕却具备了许多LCD不可比拟的优势。三、OLED的结构、原理

OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。OLED的特性是自己发光，不像TFTLCD需要背光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为21世纪最具前途的产品之一。

有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电（DirectCurrent；DC）所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子（Electron）与空穴（Hole）分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合（Electron-HoleCapture）。而当化学分子受到外来能量激发後，若电子自

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旋（ElectronSpin）和基态电子成对，则为单重态（Singlet），其所释放的光为所谓的荧光（Fluorescence）；反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态（Triplet），其所释放的光为所谓的磷光（Phosphorescence）。

（四）OLED关键工艺：氧化铟锡(ITO)基板前处理

(1)ITO表面平整度：ITO目前已广泛应用在商业化的显示器面板制造，其具有高透射率、低电阻率及高功函数等优点。一般而言，利用射频溅镀法(RFsputtering)所制造的ITO，易受工艺控制因素不良而导致表面不平整，进而产生表面的尖端物质或突起物。另外高温锻烧及再结晶的过程亦会产生表面约10-30nm的突起层。这些不平整层的细粒之间所形成的路径会提供空穴直接射向阴极的机会，而这些错综复杂的路径会使漏电流增加。一般有三个方法可以解决这表面层的影响?U一是增加空穴注入层及空穴传输层的厚度以降低漏电流，此方法多用于PLED及空穴层较厚的OLED。二是将ITO玻璃再处理，使表面光滑。三是使用其它镀膜方法使表面平整度更好。

(2)ITO功函数的增加：当空穴由ITO注入HIL时，过大的位能差会产生萧基能障，使得空穴不易注入，因此如何降低ITO/HIL接口的位能差则成为ITO前处理的重点。一般我们使用O2-Plasma方式增加ITO中氧原子的饱和度，以达到增加功函数之目的。ITO经O2-Plasma处理后功函数可由原先之4.8eV提升至5.2eV，与HIL的功函数已非常接近。

加入辅助电极，由于OLED为电流驱动组件，当外部线路过长或过细时，于外部电路将会造成严重之电压梯度，使真正落于OLED组件之电压下降，导致面板发光强度减少。由于ITO电阻过大(10ohm/square)，易造成不必要之外部功率消耗，增加一辅助电极以降低电压梯度成了增加发光效率、减少驱动电压的快捷方式。铬是最常被用作辅助电极的材料，它具有对环境因子稳定性佳及对蚀刻液有较大的选择性等优点。然而

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它的电阻值在膜层为100nm时为2Ω，在某些应用时仍属过大，因此在相同厚度时拥有较低电阻值的铝则成为辅助电极另一较佳选择。但是，铝的高活性也使其有信赖性方面之问题因此，多叠层之辅助金属则被提出，如：Cr/Al/Cr或Mo/Al/Mo，然而此类工艺增加复杂度及成本，故辅助电极材料的选择成为OLED工艺中的重点之一。五、OLED在科技应用中的问题

1、寿命通常只有5000小时，要低于LCD至少1万小时的寿命；

2、不能实现大尺寸屏幕的量产，因此目前只适用于便携类的数码类产品；3、存在色彩纯度不够的问题，不容易显示出鲜艳、浓郁的色彩。

无机发光材料与LED

一、目的：1、了解LED发光原理。

2、了解LED优缺点

二、原理：LED（LightEmittingDiode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，

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在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。（三）应用：

（1）景观照明市场：包括建筑装饰、室内装饰、旅游景点装饰等，主要用于重要建筑、街道、商业中心、名胜古迹、桥梁、社区、庭院、草坪、家居、休闲娱乐场所的装饰照明，以及集装饰与广告为一体的商业照明。

（2）汽车市场：车用市场是LED运用发展最快的市场，主要用于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯、尾灯、转向灯、侧灯等。背光源市场：LED作为背光源已普遍运用于手机、电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域。

（3）交通灯市场：由于红、黄、绿光LED有亮度高、寿命长、省电等优点，（4）特殊工作照明和军事运用：由于LED光源具有抗震性、耐候性、密封性好，以及热辐射低、体积小、便于携带等特点，可广泛应用于防爆、野外作业、矿山、军事行动等特殊工作场所或恶劣工作环境之中。

（四）小结：（1）LED的优点：一、体积小

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二、耗电量低：它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能80%以上。三、使用寿命长：使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。四、高亮度、低热量：LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。五、环保：LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。（2）LED的缺点：

一、LED需要由于单个发光面比较窄，通常大规模集成在线路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量积累，有时会击穿电路板。所以LED灯的散热一定要好。二、成本高。

高分子材料

一、目的：1、了解高分子材料概念

2、了解高分子材料在实际当中的应用二、定义

高分子材料：macromolecularmaterial，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。

三、高分子材料分类：

高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。

①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。②高分子纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。

③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和工程塑料。

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④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同，分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。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学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。四、发展研究从十九世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料。火化橡胶和硝化纤维塑料（赛璐珞）是两个典型的例子。进入二十世纪之后，高分子材料进入了大发展阶段。首先是在1907年，LeoBakeland发明了酚醛塑料。1920年HermannStaudinger提出了高分子的概念并且创造了Makromolekule这个词。二十世纪二十年代末，聚氯乙烯开始大规模使用。二十世纪三十年代初，聚苯乙烯开始大规模生产。二十世纪三十年代末，尼龙开始生产。随着工业企业现代化的发展，设备的集群规模和自动化程度越来越高，同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高，传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经远远不能满足针对更多高新设备的维护需求，对此需要研发更多针对设备预防和现场解决的新技术和材料，为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的维护技术和材料，以便解决更多问题，满足新设备运行环境的维护需求。正基于此，二十世纪后期，世界发达国家以美国福世蓝（1stline）公司为代表的研发机构，研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合材料，它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料，它是在高分子化学、有机化学、胶体化学和材料力学等学科基础上发展起来的高技术学科。它可以极大16

解决和弥补金属材料的应用弱项，可广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。高分子复合材料技术已发展成为重要的现代化应用技术之一。五、小结：

高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制和改性，可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子。（五）用途

例如，将废弃纤维转化成乙酰丙酸，再聚合成聚合物或者秸秆等转化成乙酰丙酸，在缩合成聚合物。下图为自发光材料：

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