第7章功能材料-清华大学-工程材料

1、“十五”国家级规划教材工程材料第3版配套课件第第7 7章章第7 7章 功能材料内容提要： 介绍功能材料的发展及分类，介绍常介绍功能材料的发展及分类，介绍常用电功能材料、磁功能材料、热功能材料、用电功能材料、磁功能材料、热功能材料、光功能材料等应用。光功能材料等应用。 学习目标： 了解各种功能材料及其基本应用。了解各种功能材料及其基本应用。 概述概述具有某种或某些特殊物理性能具有某种或某些特殊物理性能或功能的材料叫作或功能的材料叫作功能材料功能材料。电功能材料电功能材料 磁功能材料磁功能材料 热功能材料热功能材料 光功能材料光功能材料 功能材料发展过程：功能材料发展过程： 最早：铜、铝导线及硅钢

2、最早：铜、铝导线及硅钢片等。电工合片等。电工合金、金、磁与电金属功能材料（电力工业发展）磁与电金属功能材料（电力工业发展） 5050年代：半导体功能材料（微电子技术）年代：半导体功能材料（微电子技术） 6060年代：光功能材料（激光技术）年代：光功能材料（激光技术） 7070年代后：光电子材料、形状记忆合金、年代后：光电子材料、形状记忆合金、储能材料等储能材料等 9090年代起：智能功能材料、纳米功能材料年代起：智能功能材料、纳米功能材料 7.17.1 电功能材料电功能材料 电功能材料以金属材料为主：电功能材料以金属材料为主： 金属导电材料金属导电材料 金属电阻材料金属电阻材料 金属电接点材料

3、金属电接点材料 超导材料超导材料 金属电阻材料：金属电阻材料：制造电子线路中电阻制造电子线路中电阻元件及电阻器的基础元件及电阻器的基础材料。材料。 金属导电材料：金属导电材料：用来传送电流的材料用来传送电流的材料, , 包括电力、电机工程中使用的电缆、电线等包括电力、电机工程中使用的电缆、电线等强电材料和仪器、仪表用的弱电材料两大类。强电材料和仪器、仪表用的弱电材料两大类。电缆电缆7.1.1 7.1.1 金属电接点材料金属电接点材料 一、强电或中电电接点材料 制造电力、电机系统和电器装置中的电接点。制造电力、电机系统和电器装置中的电接点。采用采用纯铜、黄铜纯铜、黄铜等。等。 弱电接点材料大都采

4、用贵金弱电接点材料大都采用贵金属属（AuAu、AgAg、PtPt）或贵金属为基或贵金属为基的合金材料；为降低成本，常在的合金材料；为降低成本，常在CuCu表面涂表面涂AuAu、AgAg、PtPt层。层。常见电接点元件常见电接点元件 二、弱电接点材料 制造仪器仪表、电子与电讯装置中的各种制造仪器仪表、电子与电讯装置中的各种电接触元件（小型继电器、微型开关、电位器、电接触元件（小型继电器、微型开关、电位器、印刷电路板插座、集成电路引线框架等）。印刷电路板插座、集成电路引线框架等）。7.1.2 7.1.2 超导材料超导材料 一、超导现象 1. 1. 超导现象超导现象 几十种金属元素及其合金、化合物，

5、一几十种金属元素及其合金、化合物，一些半导体材料和有机材料等具有超导现象；些半导体材料和有机材料等具有超导现象；超导现象：超导现象：物质在一定的温度物质在一定的温度T Tc c以下时以下时, ,电阻为零电阻为零, , 并完全排斥磁场（即磁力线并完全排斥磁场（即磁力线不能进入其内部）的现象。不能进入其内部）的现象。超导材料：超导材料：具有超导现象的材料具有超导现象的材料 2. 2. 特征及临界参数特征及临界参数 超导材料的基本特征为零电阻，第二超导材料的基本特征为零电阻，第二特征为完全抗磁性；特征为完全抗磁性； 转变温度转变温度T Tc c 在一定的温度在一定的温度T Tc c以下时以下时, ,

6、电阻为零。电阻为零。 绝大多数超导材料转变温度绝大多数超导材料转变温度T Tc c在在23.2 23.2 K(K(约约-250 )-250 )以下以下, ,高温超导材料高温超导材料T Tc c在在125K(125K(约约-148 )-148 )以上。以上。 临界磁场临界磁场B Bc c 当磁场强度超过某一个当磁场强度超过某一个临界值临界值B Bc c时时, , 超导体就转回常态。超导体就转回常态。 临界电流密度临界电流密度J Jc c 当电流密度超过某当电流密度超过某一个临界值一个临界值J Jc c时时, , 超导体也开始有电阻。超导体也开始有电阻。 二、超导体种类 1. 1. 第一类超导体第

7、一类超导体 除除NbNb和和V V外的其它纯金属。外的其它纯金属。 大于大于B Bc c的磁场中是正常态的磁场中是正常态; ; 小于小于B Bc c的磁场中是超导态（完全抗磁态）。的磁场中是超导态（完全抗磁态）。 2. 2. 第二类超导体第二类超导体 NbNb、V V及多数金属合金和化合物超导体、氧化及多数金属合金和化合物超导体、氧化物超导体。物超导体。 磁场小于磁场小于B Bc1c1时处于超导态，时处于超导态， 磁场大于磁场大于B Bc2c2时恢复常态时恢复常态; ; 磁场介于磁场介于B Bc1c1与与B Bc2c2之间，一部分区域仍处于超之间，一部分区域仍处于超导态，另一部分区域处于常态（

8、磁场可穿过）。导态，另一部分区域处于常态（磁场可穿过）。 三、超导材料 按临界转变温度按临界转变温度T Tc c分：分： 低温超导材料低温超导材料 用极低温的液氦冷却用极低温的液氦冷却 高温超导材料高温超导材料 用较廉价的用较廉价的77K77K液氮冷却液氮冷却 按承受磁场和电流的强弱分：按承受磁场和电流的强弱分： 强电超导材料强电超导材料 Nb-TiNb-Ti基超导合金及金基超导合金及金属间化合物属间化合物 弱电超导材料弱电超导材料 多为约瑟夫森器件材料，多为约瑟夫森器件材料，如如SnSn、PbPb、InIn、Pb-InPb-In合金、合金、Pb-BiPb-Bi合金、合金、Pb-Pb-In-A

9、uIn-Au合金等软金属合金等软金属, Nb, Nb和和NbNb的化合物的化合物, Ba-Y-, Ba-Y-CuCu氧化物薄膜等）氧化物薄膜等） 其他超导材料：其他超导材料： 氧化物陶瓷氧化物陶瓷 有机超导材料有机超导材料 碳纳米管碳纳米管（T Tc c已接近液氮温度已接近液氮温度77 K77 K） 超导材料应用超导材料应用 已广泛应用于加速器、已广泛应用于加速器、医学诊断设备、热核反应医学诊断设备、热核反应堆等。堆等。 约瑟夫森器件已广泛约瑟夫森器件已广泛应用于高科技电子产品。应用于高科技电子产品。用高温超导材料制造用高温超导材料制造的磁悬浮式列车的磁悬浮式列车7.2.1 7.2.1 软磁材

10、料软磁材料 一、软磁材料特性 软磁材料软磁材料在较低的磁场中被磁化而呈强在较低的磁场中被磁化而呈强磁性，磁场去除后磁性基本消失。磁性，磁场去除后磁性基本消失。 性能要求：性能要求： 高的饱和磁感应强度高的饱和磁感应强度 高的最大磁导率高的最大磁导率 高的居里温度高的居里温度 低的损耗低的损耗 7.2 7.2 磁功能材料磁功能材料 二、材料及应用 (1) (1) 纯铁纯铁 w w(C)(C)低于低于0.04%0.04%的的Fe-CFe-C合金。合金。 易加工，价格低，但电阻率低，涡流易加工，价格低，但电阻率低，涡流损耗大。损耗大。 应用应用 制造电磁铁铁芯、极头，继电制造电磁铁铁芯、极头，继电器

11、、扬声器中的磁导体。器、扬声器中的磁导体。 (2) (2) 硅钢硅钢 w w(Si)(Si)为为0.5%0.5%4.8%4.8%的的Fe-SiFe-Si合金。合金。 SiSi提高最大磁导率，增大电阻率，有利于提高最大磁导率，增大电阻率，有利于减小涡流损耗。冷轧减小涡流损耗。冷轧硅钢片可以形成（硅钢片可以形成（110110）001001织构，织构，磁性具有强烈的方向性。磁性具有强烈的方向性。 变压器变压器 继电器继电器 应用应用 制造电力、配电和通信工程中的发制造电力、配电和通信工程中的发电机、电动机、变压器、继电器、电感器铁芯。电机、电动机、变压器、继电器、电感器铁芯。 ( (3)铁钴合金铁钴

12、合金 Fe64Co35V1Fe64Co35Cr1 (Fe50Co50)98.7V1.3 具有具有高的磁导率，但高的磁导率，但电阻率较低，价电阻率较低，价格贵。格贵。 应用应用 : :制造小型、轻型有较高要求的制造小型、轻型有较高要求的飞行器和仪器仪表元件。飞行器和仪器仪表元件。 (4) (4) 铁镍合金铁镍合金 w w(Ni)(Ni)为为76%76%86%86%的的Fe-NiFe-Ni合金。合金。 在弱磁场中有很高的初始在弱磁场中有很高的初始磁导率和磁导率和最最大磁导率，有较高的电阻率，易加工成极大磁导率，有较高的电阻率，易加工成极薄带。薄带。 应用应用 : :适于在交流弱磁场中使用。制适于在

13、交流弱磁场中使用。制造用于电视机、收音机和通讯器材中的音造用于电视机、收音机和通讯器材中的音频变压器、互感器、磁放大器、磁头等。频变压器、互感器、磁放大器、磁头等。 (5) (5) 铁氧体铁氧体 Mg-ZnMg-Zn铁氧体铁氧体 由由MgMg、ZnZn氧化物粉末制成氧化物粉末制成 Ni-ZnNi-Zn铁氧体铁氧体 由由NiNi、ZnZn氧化物粉末制成氧化物粉末制成 涡流损耗很低。涡流损耗很低。 制造低频、中频、高频变压器，电视机、制造低频、中频、高频变压器，电视机、收音机中的磁棒、磁芯等。收音机中的磁棒、磁芯等。 磁性材料磁性材料 磁铁氧体磁铁氧体7.2.2 7.2.2 永（硬）磁材料永（硬）

14、磁材料 一、永磁材料特性 永磁材料在磁永磁材料在磁场中被充磁，磁场去除场中被充磁，磁场去除后材料的磁性仍长时保留。后材料的磁性仍长时保留。 有很高的磁能积。有很高的磁能积。 很高的矫顽力。很高的矫顽力。 二、分类及应用分类分类 特点及应用特点及应用Al-Ni-Co系系 永磁材料永磁材料 高剩磁、温度系数低、性能稳定，用于对永磁体性能稳定性要求较高的高剩磁、温度系数低、性能稳定，用于对永磁体性能稳定性要求较高的精密仪器仪表和装置中精密仪器仪表和装置中 永磁铁氧体永磁铁氧体 钡铁氧体钡铁氧体（BaOBaO. .6Fe6Fe2 2O O3 3) ) 锶铁氧体锶铁氧体(SrO(SrO. .6Fe6Fe

15、2 2O O3 3) ) 矫顽力高、价格低，但最大磁能与剩磁偏低、磁性温度系数高矫顽力高、价格低，但最大磁能与剩磁偏低、磁性温度系数高,用于家用用于家用电器和转动机械装置等电器和转动机械装置等 稀土永磁材料稀土永磁材料 钕铁硼合金钕铁硼合金最大磁能积最大、矫顽力高，稀土永磁材料（超强材料）用于制造汽车最大磁能积最大、矫顽力高，稀土永磁材料（超强材料）用于制造汽车电机、音响系统、控制系统、无刷电机、传感器、核磁共振仪、电子表、电机、音响系统、控制系统、无刷电机、传感器、核磁共振仪、电子表、磁选机、计算机外围设备、测量仪表等磁选机、计算机外围设备、测量仪表等 Fe-Cr-Co系系 w(Cr)23.

16、5%27.5% w(Co)11.5%21.0%可冷加工成板材、细棒，还可铸造成型，但热处理工艺复杂，磁性能与可冷加工成板材、细棒，还可铸造成型，但热处理工艺复杂，磁性能与Al-Ni-Co系合金相似系合金相似 复合永磁材料复合永磁材料 （如复合稀土（如复合稀土 永磁材料）永磁材料）工艺简单、强度高而耐冲击、磁性能高并可调整等；用于仪器仪表、通工艺简单、强度高而耐冲击、磁性能高并可调整等；用于仪器仪表、通讯设备、旋转机械、磁疗器械、音响器件、体育用品等讯设备、旋转机械、磁疗器械、音响器件、体育用品等 7.2.3 7.2.3 信息磁材料信息磁材料 用于光电通信、计算机、磁记录及其用于光电通信、计算机

17、、磁记录及其他信息处理技术中的存取信息的材料。他信息处理技术中的存取信息的材料。 对声音、图象和文字等信息进行写入、对声音、图象和文字等信息进行写入、记录、存储，并在需要时输出。记录、存储，并在需要时输出。 制作磁记录介质和磁头。制作磁记录介质和磁头。 一、磁记录材料 -Fe-Fe2 2O O3 3磁粉和包磁粉和包CoCo的的-Fe-Fe2 2O O3 3磁粉、磁粉、FeFe金属磁粉、金属磁粉、CrOCrO2 2系磁粉、系磁粉、Fe-CoFe-Co系磁膜以系磁膜以及及BaFeBaFe1212O O1919系磁粉或磁膜等。系磁粉或磁膜等。 制作磁带、磁盘、磁卡片及磁鼓等。制作磁带、磁盘、磁卡片及

18、磁鼓等。 (Mn, Zn) Fe(Mn, Zn) Fe2 2O O4 4系系 (Ni, Zn) Fe(Ni, Zn) Fe2 2O O4 4系单晶和多晶铁氧体系单晶和多晶铁氧体 Fe-Ni-Nb(Ta)Fe-Ni-Nb(Ta)系系 Fe-Si-AlFe-Si-Al系高硬度软磁合金系高硬度软磁合金 Fe-Ni(Mo)-B(Si)Fe-Ni(Mo)-B(Si)系系 Fe-Co-Ni-ZrFe-Co-Ni-Zr系非晶软磁合金系非晶软磁合金 制作磁头。制作磁头。 稀土稀土- -过渡族非晶合金薄膜过渡族非晶合金薄膜 加加BiBi铁石榴石多晶氧化物薄膜铁石榴石多晶氧化物薄膜 新型磁记录介质，制作磁光盘。新

19、型磁记录介质，制作磁光盘。 具有超存储密度、极高可靠性、可具有超存储密度、极高可靠性、可擦除次数多、信息保存时间长等优点。擦除次数多、信息保存时间长等优点。 二、磁泡材料 (Y,Gd,Yb)(Y,Gd,Yb)3 3(Fe,Al)(Fe,Al)5 5O O1212系石榴石型铁氧系石榴石型铁氧体薄膜体薄膜, , (Sm,Tb)FeO (Sm,Tb)FeO3 3系正铁氧体薄膜系正铁氧体薄膜, , BaFe BaFe1212O O1919系沿铅石型铁氧体膜系沿铅石型铁氧体膜, , Gd-Co Gd-Co系、系、Tb-FeTb-Fe系非晶磁膜等，系非晶磁膜等， 应用应用 : :制作高速、高存储密度存储器

20、。制作高速、高存储密度存储器。 三、磁光材料 稀稀土合金磁光材料土合金磁光材料Y3Fe5O12膜红外透明磁光材料。膜红外透明磁光材料。 应用应用 : :用用于激光、光通信和光学计算于激光、光通信和光学计算机的磁性材料。机的磁性材料。 四、特殊功能磁性材料 1. 1. 微波磁材料微波磁材料 Y Y3 3FeFe5 5O O1212系石榴石型铁氧体、系石榴石型铁氧体、 (Mg, Mn)Fe(Mg, Mn)Fe2 2O O4 4系尖晶石型铁氧体、系尖晶石型铁氧体、 BaFeBaFe1212O O1919系磁铅石型铁氧体等；系磁铅石型铁氧体等； 用于雷达、卫星通信、电子对抗、高用于雷达、卫星通信、电子

21、对抗、高能加速器等的微波设备和隔离器和环行器能加速器等的微波设备和隔离器和环行器等非互易旋磁器件。等非互易旋磁器件。 2. 2. 微波磁吸收材料微波磁吸收材料 非金属铁氧体系、金属磁性粉末或薄膜非金属铁氧体系、金属磁性粉末或薄膜系等。系等。 可作雷达检测不到的隐型飞机表面涂料。可作雷达检测不到的隐型飞机表面涂料。7.37.3 热功能材料热功能材料 老师提示：老师提示：重点内容重点内容7.3.1 7.3.1 膨胀材料膨胀材料 绝大多数金属和合金都有热胀冷缩的现象，绝大多数金属和合金都有热胀冷缩的现象，不同金属和合金，膨胀和收缩程度不同。一般用不同金属和合金，膨胀和收缩程度不同。一般用线膨胀系数来

22、表示热膨胀性的大小。线膨胀系数来表示热膨胀性的大小。 根据膨胀系数的大小把膨胀材料分为三种：根据膨胀系数的大小把膨胀材料分为三种： 低膨胀材料低膨胀材料 定膨胀材料定膨胀材料 高膨胀材料高膨胀材料 一、低膨胀材料 低膨胀材料在低膨胀材料在-60 -60 100 100 内膨胀系内膨胀系数极小。数极小。 Fe-NiFe-Ni系合金、系合金、Fe-Ni-CoFe-Ni-Co系合金、系合金、 Fe-Co-CrFe-Co-Cr系合金、系合金、CrCr合金等。合金等。 应用应用 : :低膨胀材料用于制造精密仪器低膨胀材料用于制造精密仪器仪表等器件、长度标尺、大地测量基线尺、仪表等器件、长度标尺、大地测量

23、基线尺、谐振腔、微波通讯波导管、标准频率发生谐振腔、微波通讯波导管、标准频率发生器、标准电容器叶片、热双金属片被动层器、标准电容器叶片、热双金属片被动层等。等。 二、定膨胀材料 定膨胀材料在定膨胀材料在-70-70500500内膨胀系内膨胀系数低或中等，且基本恒定。数低或中等，且基本恒定。 Fe-NiFe-Ni系合金、系合金、Fe-Ni-CoFe-Ni-Co系合金、系合金、 Fe-CrFe-Cr系合金、系合金、Fe-Ni-CrFe-Ni-Cr系合金、系合金、 复合材料等。复合材料等。 应用应用 : :制造电子管、晶体管和集成制造电子管、晶体管和集成电路中的引线材料、结构材料、小型电电路中的引线

24、材料、结构材料、小型电子装置与器械的微型电池壳、半导体元子装置与器械的微型电池壳、半导体元器件支持电极等。器件支持电极等。 三、高膨胀材料三、高膨胀材料 高膨胀材料在室高膨胀材料在室温温100内膨胀系内膨胀系数很大。数很大。 有色金属合金：有色金属合金：黄铜、纯镍、黄铜、纯镍、Mn-Ni-Cu三合合金三合合金 黑色金属合金：黑色金属合金：Fe-Ni-Mn合金、合金、Fe-Ni-Cr合金合金 制造热双金属片主动层制造热双金属片主动层材料材料,制造室温调节装置、自制造室温调节装置、自断路器、各种条件下的自动断路器、各种条件下的自动控制装置等。控制装置等。双金属片式温度计双金属片式温度计7.3.2

25、7.3.2 形状记忆材料形状记忆材料 一、形状记忆效应形状记忆效应形状记忆效应 材料在高温下形成一定形状，材料在高温下形成一定形状，冷却到低温进行塑性变形为另一形状，然后冷却到低温进行塑性变形为另一形状，然后经加热后通过马氏体逆相变经加热后通过马氏体逆相变, , 可恢复到高温可恢复到高温时的形状。时的形状。形状记忆效应形状记忆效应 形状记忆效应分类：形状记忆效应分类： 1. 1. 单程记忆单程记忆 低温下塑性变形，加热时恢复高温低温下塑性变形，加热时恢复高温形状，再冷却时不恢复低温形状。形状，再冷却时不恢复低温形状。 2. 2. 双程记忆双程记忆 加热时恢复高温形状，冷却时恢复加热时恢复高温形

26、状，冷却时恢复低温形状，即随温度升降，高低温形状低温形状，即随温度升降，高低温形状反复出现。反复出现。 3. 3. 全程记忆全程记忆 实现双程记忆的同时，冷却到更低实现双程记忆的同时，冷却到更低温时出现与高温形状相反形状。温时出现与高温形状相反形状。 二、形状记忆材料 具有形状记忆效应的材具有形状记忆效应的材料。料。 1. 1. 钛镍合金钛镍合金 w w(Ni)49%(Ni)49%51%51%，余，余TiTi 2. 2. 铜基合金铜基合金 Cu-ZnCu-Zn合金：合金：w w(Zn)38.5%(Zn)38.5%41.5%41.5% Cu-Al Cu-AlNiNi合金：合金：w w(Al)28

27、%(Al)28%29%29%、 w w(Ni)3%(Ni)3%4.4.5%5% 3. 3. 铁基合金铁基合金 Fe-PtFe-Pt合金：合金：w w(Pt)(Pt)25%25% Fe-Ni-C Fe-Ni-C合金：合金：w w(Ni)31%(Ni)31%、w w(C)0.4%(C)0.4%三、形状记忆材料的应用 新型功能材料新型功能材料, , 在一些领域已得到了应用。在一些领域已得到了应用。住宅热水送水管阀门，温室门窗自动调节弹簧，太阳能电住宅热水送水管阀门，温室门窗自动调节弹簧，太阳能电池帆板池帆板能源开发能源开发汽车发动机散热风扇离合器、卡车散热器自动开关，排气汽车发动机散热风扇离合器、卡

28、车散热器自动开关，排气自动调节器自动调节器交通运输交通运输人工关节，血管修复件，能动型内窥镜人工关节，血管修复件，能动型内窥镜医疗器件医疗器件机械人手、脚、微型调节器机械人手、脚、微型调节器,战斗机、潜艇用油压管接头战斗机、潜艇用油压管接头机械工业机械工业人造卫星天线人造卫星天线,卫星、航天飞机等自动启闭窗门卫星、航天飞机等自动启闭窗门航空航天航空航天温度自动调节器温度自动调节器,火灾报警器火灾报警器,温控开关温控开关,空调自动风向调空调自动风向调节器节器电子仪器电子仪器仪表仪表应用举例应用举例应用领域应用领域7.3.3 7.3.3 测温材料测温材料 利用材料的热膨胀、热电阻、热电动利用材料的

29、热膨胀、热电阻、热电动势等特性制造势等特性制造测温元件的材料。测温元件的材料。 测温材料有：测温材料有： 高纯金属及合金高纯金属及合金 单晶、多晶和非晶半导体材料单晶、多晶和非晶半导体材料 陶瓷陶瓷 高分子材料高分子材料 复合材料复合材料 一、测温材料 1. 1. 热电偶材料热电偶材料 铂铑铂铑- -铂：铂： 正热电极材料正热电极材料Pt-Pt-w w(Ru)10%(Ru)10%13%13% 负热电极材料负热电极材料PtPt 镍铬镍铬- -镍硅：镍硅： 正热电极材料正热电极材料Ni-Ni-w w(Cr)10%(Cr)10% 负热电极材料负热电极材料Ni-Ni-w w(Si)3%(Si)3% 铜

30、铜- -镍铜：镍铜： 正热电极材料正热电极材料CuCu 负热电极材料负热电极材料Ni-Ni-w w(Cu)55%(Cu)55% 2. 2. 热电阻材料热电阻材料 纯铂丝纯铂丝 高纯铜线高纯铜线 高纯镍丝高纯镍丝 铂钴丝铂钴丝 铑铁丝铑铁丝 二、应用 制造双金属温度计、热电阻和热敏电制造双金属温度计、热电阻和热敏电阻温度计、热电偶等。阻温度计、热电偶等。测温器件测温器件7.3.4 7.3.4 隔热材料隔热材料 隔热材料隔热材料 阻碍热的传导，防止有害热阻碍热的传导，防止有害热的侵袭或者阻挡热的散发的材料。的侵袭或者阻挡热的散发的材料。 隔热材料的最大特性是有极大的热阻。隔热材料的最大特性是有极大

31、的热阻。 一、材料 高温陶瓷材料、有机高分子和无机多孔高温陶瓷材料、有机高分子和无机多孔材料是生产中常用的隔热材料。如氧化铝纤材料是生产中常用的隔热材料。如氧化铝纤维、氧化锆纤维、碳化硅涂层石墨纤维、泡维、氧化锆纤维、碳化硅涂层石墨纤维、泡沫聚氨酯、泡沫玻璃、泡沫陶瓷等。沫聚氨酯、泡沫玻璃、泡沫陶瓷等。 二、应用 利用隔热材料可以制造涡轮喷气发动利用隔热材料可以制造涡轮喷气发动机燃烧室、冲压式喷气机火焰喷口等。机燃烧室、冲压式喷气机火焰喷口等。 高温材料电池、热离子发生器等也都高温材料电池、热离子发生器等也都需要隔热材料。需要隔热材料。 航空航天技术飞速发展，对隔热材料航空航天技术飞速发展，对

32、隔热材料提出更严格的要求：耐高温、高强、低密提出更严格的要求：耐高温、高强、低密度。向着复合材料发展。度。向着复合材料发展。高温绝热板高温绝热板 典型的轻质隔热材料典型的轻质隔热材料材材料料密度密度/（103kg/m3）使用温度使用温度/硅酸铝纤维硅酸铝纤维0.0640.16201260蜂窝状蜂窝状泡沫玻璃泡沫玻璃0.080.16-185420玻璃纤维玻璃纤维 加粘结剂加粘结剂0.0160.048-185120硼硅玻璃硼硅玻璃纤维纤维0.0320.1620820石英纤维石英纤维0.0480.192201370二氧化硅二氧化硅气凝胶气凝胶0.0640.096-273700二氧化硅二氧化硅长纤维长

33、纤维0.0480.16-18511007.47.4 光功能材料光功能材料7.4.1 7.4.1 一般光学材料一般光学材料 即常用的光介质材料：即常用的光介质材料： 光学玻璃光学玻璃 光学晶体光学晶体 光学光学塑料塑料 一、光学玻璃 硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、 磷酸盐玻璃。磷酸盐玻璃。 生产透镜、反射镜、棱镜、滤光镜等。生产透镜、反射镜、棱镜、滤光镜等。 用于制造测量仪器：经纬仪，水平仪，用于制造测量仪器：经纬仪，水平仪，测距仪，光学描准仪；测距仪，光学描准仪； 显微镜，望远镜，照相机，摄相机；显微镜，望远镜，照相机，摄相机； 防辐射、耐辐射屏蔽窗等。防辐射、耐辐射

34、屏蔽窗等。 二、光学晶体 水晶（水晶（SiOSiO2 2) )、氟化锂（、氟化锂（LiF)LiF)、冰洲、冰洲石（石（CaCOCaCO3 3) )等。等。 用于制造光学仪器上的透镜、棱镜。用于制造光学仪器上的透镜、棱镜。 光功能材料的应用光功能材料的应用红外透镜红外透镜 除代替光学玻璃外，除代替光学玻璃外，还可制造隐形眼镜、人还可制造隐形眼镜、人工水晶体、仪器反射镜工水晶体、仪器反射镜面、无碎片眼镜等。面、无碎片眼镜等。 三、光学塑料 聚甲基丙烯甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚甲基丙烯甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚苯乙烯、双烯丙基缩乙二醇碳酸酯和聚碳聚苯乙烯、双烯丙基缩乙二醇碳酸酯和聚碳酸酯等，加热

35、加压下能产生塑性流动并能成酸酯等，加热加压下能产生塑性流动并能成形的透明有机合成材料。形的透明有机合成材料。7.4.2 7.4.2 固体激光器材料固体激光器材料 固体激光器的工作物质由基质材料和激固体激光器的工作物质由基质材料和激活离子两部分组成。活离子两部分组成。 红宝石激光器红宝石激光器 AlAl2 2O O3 3基质中掺入少量基质中掺入少量的三价铬离子形成的激活晶体。的三价铬离子形成的激活晶体。 氟化物激光器氟化物激光器 MgFMgF2 2基质中掺入少量基质中掺入少量的二价钒离子形成的激活晶体。的二价钒离子形成的激活晶体。 应用领域应用领域 应应用用 农农业业 育种育种 工工业业 打孔、

36、焊接、切割、划片等材料的加工，打孔、焊接、切割、划片等材料的加工，材料的表面材料的表面热处理热处理, , 测距、测测距、测长、测速、定位长、测速、定位 生物医学生物医学 治疗视网膜脱离、皮肤病、牙科钻孔治疗视网膜脱离、皮肤病、牙科钻孔( (除去神经除去神经) ) 用于无血手术、切除肿瘤、癌用于无血手术、切除肿瘤、癌 自然科学自然科学 喇曼光谱、布里渊散射的研究喇曼光谱、布里渊散射的研究促进化学反应促进化学反应 电子计算机电子计算机信息传递，电子计算机的记录装置，存贮器信息传递，电子计算机的记录装置，存贮器 光学光学激光干涉仪、激光干涉仪、全息照相、应变计全息照相、应变计军军事事测距，通讯，跟踪

37、，制导，导航，测距，通讯，跟踪，制导，导航，核聚变研究，激光武器核聚变研究，激光武器其其它它灯塔，云高监测，盲人手杖，无形篱笆（防盗）灯塔，云高监测，盲人手杖，无形篱笆（防盗） 固体激光器主要应用固体激光器主要应用7.4.3 7.4.3 信息显示材料信息显示材料信息显示材料信息显示材料把人眼看不到的电把人眼看不到的电信号变为可见的光信息的材料，是信号变为可见的光信息的材料，是信息显示技术的基础。信息显示技术的基础。 信息显示材料分为两大类：信息显示材料分为两大类： 主动式显示用发光材料主动式显示用发光材料 被动式显示用材料被动式显示用材料 一、主动式显示用发光材料 在某种方式（如电场：电致发光材料）在某种方式（如电场：电致发光材料）的激发下发光的材料，用于真空荧光显示的激发下发光的材料，用于真空荧光显示屏（示波管、显示管、显像管等）；屏（示波管、显示管、显像管等）； Y Y2 2O O3 3-Eu-Eu 红色光红色光 ZnZn2 2SiOSiO4 4-Mn-Mn 绿色光绿色光 (Zn(Zn、Cd)S-Ag Cd)S-Ag 黄色光黄色光 二、被动式显示用材料 在电场作用下不能发光，但可形成着在电场作用下不能发光，但可形成着色中心，在可见光照射下能着色从而显示色