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陶瓷成就电子设备

如果没有陶瓷,近2万亿美元的全球电子产业将不复存在。陶瓷拥有广泛的电学特性,包括绝缘、半导体、超导、压电和磁性,这些特性对手机、电脑、电视和其他消费电子产品至关重要。全球电子陶瓷市场规模估计约为90亿美元。

陶瓷火花塞是一种电绝缘体,对社会产生了巨大的影响。它们最初发明于1860年,用于点燃内燃机的燃料,至今仍在用于此目的。其应用范围包括汽车、船舶发动机、割草机等。高压绝缘体使电力安全地输送到家庭和企业成为可能。

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美国陶瓷学会 (ACerS) 电子与基础科学分部将于 2013 年 1 月 23 日至 25 日在佛罗里达州奥兰多举办 2013 年电子材料与应用大会。EMA 2013 将重点关注
用于能源生成、转换和存储应用的电子材料。

陶瓷提升天线性能

如果没有摩根先进陶瓷公司 (Morgan Advanced Ceramics) 为领先的微型天线专家 Sarantel 开发的特殊陶瓷,下一代手机天线将无法实现。Sarantel 的 PowerHelix 系列采用专利设计,将铜轨道沉积在小型陶瓷圆柱体上,并单独自动进行激光微调,以获得最佳频率响应。

目前,这种类型的天线用于 GPS 应用,其零接地平面可节省手持和便携式设备的空间。当并排安装时,天线还可以用于蓝牙和 GPS 等组合应用,而不会降低性能。然而,PowerHelix 系列可能在手机市场中发挥最大的作用。根据美国的E-911立法,GPS接收器即将强制要求内置于手机中,以便该技术能够帮助紧急服务部门更有效地响应遇险呼叫。3G移动网络和Wi-Fi网络也是潜在的应用领域。

关于使用手机对健康影响的持续争论是另一个重要问题。根据比能量吸收率(SAR)定义的国际安全法规鼓励优化用户头部辐射功率与吸收功率的比率。获得专利的PowerHelix天线设计显著降低了电流损耗,从而避免了在用户皮肤上形成入射磁场。一种特殊的陶瓷材料的应用使得制造天线的辐射量仅为其他系统辐射量的5%。

陶瓷材料助力晶体管发展

英特尔正在将新型高介电陶瓷和金属材料相结合,以构建其45纳米晶体管的绝缘壁和开关栅极。晶体管是处理数字世界中“1”和“0”的微型开关。栅极控制晶体管的开关,栅极电介质是位于其下方的绝缘体,将晶体管与电流通道隔开。

下一代多核处理器将包含数亿个这样的微型晶体管(或称开关),从而实现创纪录的PC、笔记本电脑和服务器处理器速度。通过用更厚的铪基氧化物材料替代传统的介电材料,晶体管栅极漏电流可降低10倍以上,晶体管尺寸可以更小,从而使晶体管密度提高约两倍。

当铪陶瓷与兼容的金属栅极结合时,驱动电流可提高20%以上(晶体管性能更高),源漏漏电流可降低5倍以上,从而提高晶体管的能效。更小的晶体管尺寸意味着有效开关功耗可降低约30%。

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