第七章功能材料.ppt

1.超导体的基本物理性质 （1）零电阻现象 Tc – 临界温度 超导物质在温度降低至某一数值Tc以下，则电阻突然为零。 （2）完全抗磁性 1933年Meissner和Ochsenfeld首次发现了超导体具有完全抗磁性的特性。他们将锡单晶球超导体在磁场（H≤Hc）中冷却，在临界温度以下，超导体内的磁通线一下子被排斥出去；先冷却到临界温度以下，再通以磁场，现象一样。即在超导状态下，超导体内磁感应强度B≡0，也就是所谓的Meissner 效应。 超导态具有两大特性：零电阻现象和Meissner 效应。 2.超导体的临界参数 3.超导体的超导机理 按照材料成分，超导体可分为元素超导体、合金超导体、化合物超导体。 按照Meissner 效应分为第一类超导体和第二类超导体。 4.超导体的种类 5.超导体材料的性能 6.超导体材料的应用 7.2.3热电材料 7.2.4压电材料 7.3功能转换材料 7.3.1光电转换材料 7.3.2磁光材料 7.3.3声光材料 * * * 第七章 新型功能材料 本章内容 7.1 光学功能材料 7.2 电功能材料 7.3 功能转换材料 7.1 光学功能材料 7.1.1 激光材料 1.激光的产生和特点： 基态 不稳定高能态 亚稳态 （寿命长、粒子累积） 无辐射跃迁 工作物质（原子或分子） 泵浦过程（使粒子数反转分布） 某些粒子跌落于基态，并激发其他粒子跌落，一起放出的光在光谐振腔里放大则发出激光 吸收外来能量 激光产生的原理 激光的特点： 相干性好 发射的光具有相同相位 单色性纯 在谐振腔调谐为特定频率 方向性好 偏离调谐轴向的辐射经反射逸散 高亮度 光子被同时释放，具有巨大亮度 激光焦点亮度比普通光高108-1010倍 2.常用激光材料 激光工作物质分为固体、液体和气体激光工作物质。固体激光物质最为重要，分为晶体和玻璃两种。 （2）激光玻璃 激光玻璃与激光晶体一起构成了固体激光材料的两大类，并得到迅速发展。 激光玻璃由激活离子和基质玻璃组成。 激活离子：在激光玻璃中激活离子是以Nd3+为代表的 三价稀土离子。 基质玻璃：在基质玻璃中，最早的激光输出是在掺钕钡冕玻璃中实现的。 7.1.2 红外材料 红外材料是指与红外线的辐射、吸收、透射和探测等相关的一些材料。本节主要介绍红外透射和辐射材料。 1.红外辐射材料： 红外辐射又称热辐射。红外辐射材料可分为热型、“发光型”和热-“发光”混合型三类。红外加热技术主要采用热型红外辐射。 （1）红外辐射材料的辐射特性 红外辐射材料的辐射特性决定于材料的温度和发射率。而发射率是红外辐射材料的重要特征值。 透过 反射 红外辐射 吸收 其中: 吸收率 + 反射率 + 透过率 = 1 根据Kirchoff定律: 辐射体的辐射出射度 / 吸收率 = 黑体辐射出射度 则 吸收率 α = 辐射体的辐射出射度 /黑体辐射出射度 = ε 材料发出辐射是因组成材料的原子、分子或离子体系在不同能量状态间跃迁产生的。短波段与其电子跃迁有关，长波段则与其晶格振动特性有关。红外辐射体的辐射机制是由于分子转动或振动而伴随着电偶极矩的变化而产生的辐射。 因此，组成材料的元素、化学键形式、晶体结构以及晶体中存在缺陷等因素都将对材料的发射率发生影响。 （a）材料本身结构对其发射率的影响 一般来说金属导电体的发射率值较小，电介质材料的发射率较高。 （b）材料的发射率随辐射波长的变化 多数红外辐射材料，在短波段与其电子跃迁有关，长波段则与其晶格振动特性有关。 （c）原材料预处理工艺对发射率的影响 同一种原材料因预处理工艺条件不同而有不同的发射串值。例如氧化钛在空气700oC和煤气氛1400oC，其常温发射率分别为0.81和0.86。 （d）发射率与温度的关系 对电介质来说，有些随温度升高而升高，有些则降低。 （e）发射率受材料表面状态影响 一般来说，表面越粗糙，其发射率值越大。 （f）