1.2.2 层状结构材料
将金属/陶瓷，陶瓷/高分子或者不同的陶瓷/陶瓷在空间按照一定的成分和尺寸分布，主要目的是提高材料强度和韧性、可连接性以及使用温度区间。最初的梯度材料概念和研发计划的提出是基于航天发动机的壳体结构的设计。
航天发动机是在超高温、高温度梯度落差及高温燃气高速冲刷等工作条件下服役的，因此对材料有很高的要求。为了获得一定的服役寿命，科学家提出了梯度结构的概念，如图1-9所示。
图1-9 航天发动机壳体结构示意图
对于功能微结构材料，也可利用不同材料层的界面，控制电子和离子的运动，从而使材料具有光电、能量转换等功能。
半导体技术就是将不同的薄层材料交叠在一起，利用薄层之间的能垒等介电性质的差别，以及界面之间的位错畸变等特异结构达到所要求的电学性质。
如GaInAsN半导体材料常用作太阳能电池材料，由于层状分布的结构，其能量转换效率很高，电池结构如图1-10所示。电池由4个叠加的PN结组成。第一个结的材料为Ga0.51In0.49P，禁带宽度Eg=1.85 eV，光子能量大于1.85 eV的太阳能均可被其吸收；而光子能量小于1.85 eV的太阳能则穿越第一个隧道结进入电池第二结，可吸收1.85 eV>E>1.4 eV的太阳能。依此类推，4个结可对不同波段的阳光充分吸收，从而使电池效率获得提高[21]。
