方向带头人 刘平教授
该研究方向立足于高性能电子材料的科研开发和生产加工，将材料科学与工程领域中的最新成果和技术应用于高性能电子材料的研制与开发，包括高性能电工电子新材料的开发、加工、性能测试和质量检测等，开展的研究工作如下：
1．集成电路用引线框架材料及加工技术
引线框架材料是集成电路封装的主要材料，随着集成电路向大规模和超大规模的迅速发展，对引线框架材料的综合性能提出了更高的要求，而我国目前的集成电路用引线框架材料不论在质量、产量还是品种上都与国外存在很大的差距。目前我国所用的集成电路引线框架材料大多数还是要依靠进口，严重制约了我国集成电路的发展。
针对这种现状，本方向主要研究大规模集成电路用引线框架（电子铜板带）材料的成分设计、复合强化机理与冷、热加工工艺性能之间的关系规律，以及高精度铜合金板带加工技术、板型控制技术、残余应力控制和表面处理技术等，开发具有我国独立知识产权的大规模集成电路用引线框架产品。
2．新型导电材料及制备技术
导电材料是电子元器件和集成电路中应用最广泛的一种材料，用来制造传输电能的电线电缆，传导电信息的导线、引线和布线。导电材料最主要的性质是其良好的导电性能，同时根据其使用目的不同，也要求具有足够的机械强度、耐磨、弹性、耐高温、抗氧化、耐蚀、耐电弧和高的热导率等。
随着电气化列车向高速发展，对列车用电接触导线的导电率、机械强度、抗软化、耐磨等性能提出了更高的要求。我国目前所用的接触用导线普遍为纯铜导线，纯铜的低强度和低软化温度严重限制了我国铁路向高速度的发展，目前我国高速列车所用的接触线多为进口的铜银合金。针对这种状况，本方向主要研究高速列车用电接触高强度高导电导线的成分设计、强化导电机理、以及加工工艺与性能之间的关系，以及线材的生产加工技术等。
3．高性能电接触材料及制备技术
任何电系统都必须将电的信号或者能量从一个导体传向另一个导体，在导体与导体的连接处就会产生电接触。电接触会使导体接触过渡区产生物理和化学变化，所以电接材料必须使之能满足电接触工作的要求。
针对微电子行业、汽车、拖拉机行业、家用电器行业、包装行业点焊电极使用寿命低，抗粘结性差等不足，严重影响焊接质量和生产效率的现状，该方向主要研究基于Cu-Al合金粉末内氧化的氧化物弥散强化铜复合材料的热力学和动力学，以及内氧化、还原、压制、烧结、热挤压、拉拔等工艺参数对弥散铜微观结构、室温和高温力学性能、物理性能以及加工工艺性能的影响，为合理制定内氧化工艺提供了理论基础并开发出性能优异成本低廉的氧化物弥散强化铜合金材料。
4．环境友好电子封装材料
为了抵御外部对电子元器件的侵扰，如极端温度、压力、振动、冲击、腐蚀、摩擦、污染、辐射、光及不希望的电压或信号等，保证微电路元器件的正常工作；同时封装还应能防止微电路局部的高电压、射频或发热对邻近器件或人体产生伤害，需要对元器件进行封装。
目前电子行业封装用最多的软钎焊材料多为锡铅钎料，我国目前年产约3万吨，随着铅对环境污染问题越来越受到重视，以及国内外电子封装用钎焊材料环保标准的提高，无铅绿色软钎料的研究开发成为该领域地研究热点。本方向研究开发低熔点、高热稳定性和润湿能力的Sn-Bi合金和Sn-Ag合金系的无铅绿色软钎焊材料，开发出的Sn-Bi-Ag合金系、Sn-Ag-Cu-Re合金系和Sn-Ag-Cu合金系无铅绿色软钎焊料，并已成功应用于微电子产品的电子封装。
5．功能陶瓷材料及制备技术
该方向主要研究高温高强泡沫陶瓷和微波介质陶瓷、压电陶瓷等功能陶瓷。泡沫陶瓷主要研制开发高性能过滤用泡沫陶瓷、触媒载体用泡沫陶瓷和环保用泡沫陶瓷；微波介质陶瓷、压电陶瓷等功能陶瓷主要研究该类陶瓷的新材料以及制备新工艺，包括纳米粉体的制备、定向排列晶体制备等。
6．功能薄膜材料
薄膜材料是功能材料的一个重要组成部分，在微电子及工业领域应用十分广泛，其中包括半导体薄膜、电学薄膜、信息记录薄膜、敏感薄膜和光学薄膜等。其中半导体薄膜是功能薄膜材料中的一大组成部分，应用极为广泛，包括半导体单晶薄膜、薄膜晶体管、薄膜场致发光材料等。利用材料的导电性、介电性、铁电性、压电性的各种电学薄膜也有着广泛的用途，例如在微电子器件中，集成电路中的电极布线、电阻、电容元件、各种不同用途的电极、位置敏感探测器等都要用导电薄膜。另外，还开展了刀具涂层薄膜材料和工艺的研究，使刀具的使用寿命得到大幅度的提高。
7．生物医用材料的研究与开发
本方向研究新型无毒低模量的医用β钛合金，该合金不含有V、Al、Fe、Co、Ni、Cr等对细胞接触毒性较强元素，与临床中广泛采用的植入材料不锈钢、钴铬合金以及Ti-6AI-4V合金相比，该新型合金具有更加优良的生物相容性。此外，该新型β钛合金比316L不锈钢、钴铬合金以及Ti-6AI-4V的弹性模量大幅度降低，其弹性模量接近人体骨骼，从而避免了种植体与骨之间弹性模量的不匹配以及由此而引起的“应力屏蔽”现象、种植体周围出现骨吸收、种植体松动等，减少了由于上述原因造成的种植失败。该新型无毒β钛合金是非常具有竞争力的下一代人体植入用材料。
8．植入用钛合金的表面改性
钛合金凭借其优良的生物相容性和耐腐蚀性、优异的综合力学性能和工艺性能在牙种植体、人工关节、脊柱矫形内固定系统、髓内钉、矫形钢板等方面的应用中占据了主导地位，成为人体硬组织替代物和修复物的首选材料。但目前临床广泛使用的钛合金主要存在生物活性方面的问题。钛合金作为生物惰性材料植入体内，虽然与骨之间具有良好的生物相容性，但其与自然骨的成分截然不同，植入后种植体周围无纤维包囊形成，钛合金与骨之间只是一种机械嵌连性的骨整合，而非强有力的化学骨性结合。本研究方向针对现有医用钛合金生物活性上的不足问题，采用表面工程的方法对钛合金进行表面改性，使钛合金材料的生物活性大幅度提高，从而更适合于医学应用的要求。表面改性既能保留钛合金本身的优异品质，又能得到它所缺乏的生物活性等性能。
