功能转换材料解析
光电功能材料
光电功能材料
光电功能材料是指具有光电转换功能的材料，它能够将光能转化为电能或将电能转化为光能。
在现代科技的发展中，光电功能材料被广泛应用于太阳能电池、光电器件、光纤通信等领域。
首先，太阳能电池是光电功能材料的一种重要应用。
太阳能电池是将太阳光能转化为电能的器件，光电功能材料在其中扮演着关键的角色。
以硅为代表的半导体材料是目前应用最广泛的光电功能材料，它能够有效地将光能转化为电能。
此外，钙钛矿材料作为一种新兴的光电功能材料，具有高效率、低成本和易制备等优点，正在成为太阳能电池领域的研究热点。
其次，光电器件也是光电功能材料的重要应用之一。
例如，光电二极管和光电晶体管利用光电功能材料的光电转换性能，能够将光信号转化为电信号。
这些光电器件在通信、影像传感器等领域中发挥着重要的作用。
此外，光电功能材料还可以应用于光敏材料、发光材料等领域，拓展了光电器件的应用范围。
最后，光电功能材料还被广泛应用于光纤通信领域。
光纤通信是一种高速传输信息的方式，而光电功能材料在其中起到了关键的作用。
光电功能材料能够将光信号转化为电信号，实现信号的光电转换。
同时，光纤材料本身的光电转换性能也对光纤通信的传输效率和质量有着重要的影响。
综上所述，光电功能材料具有重要的应用价值。
它能够将光能转换为电能，应用于太阳能电池等能源领域；它能够将光信号转换为电信号，应用于光电器件和光纤通信领域。
随着科学技
术的不断发展，光电功能材料的性能和应用领域将会不断扩展，为人类社会的可持续发展做出更大贡献。
13功能转换材料
13功能转换材料1.钢铁加工转换：钢铁是一种常见的金属材料，通过炼铁、炼钢等加工过程可以将其转换成各种形状和规格的建筑材料、机械零部件等。
通过热处理、冷加工等方法，还可以提高钢铁的强度、韧性等性能。
2.木材加工转换：木材是一种常见的天然材料，可以通过锯材、刨平、干燥等加工过程将其转换成木制家具、建筑材料等。
通过油漆、染色等处理方法，还可以改变木材的颜色和表面处理方式。
3.塑料加工转换：塑料是一种常见的合成材料，可以通过热塑性加工、热固性加工等加工过程将其转换成各种塑料制品，如塑料袋、塑料容器等。
通过改变塑料的成分和加工工艺，还可以提高其机械性能和耐化学腐蚀性能。
4.石油加工转换：石油是一种重要的有机原料，可以通过提炼、加氢、裂化等加工过程将其转换成汽油、柴油、润滑油等石油化工产品。
通过催化剂的使用和反应条件的调控，还可以改变石油产品的组成和分子结构，提高其性能。
5.矿石提取转换：矿石是一种含有金属元素的矿物石，通过矿石的选矿、冶炼等加工过程可以将金属元素转换成金属材料。
通过改变冶炼工艺和金属合金的添加，还可以改善金属的硬度、强度等性能。
6.农作物加工转换：农作物是一种常见的生物材料，可以通过粉碎、提取、发酵等加工过程将其转换成食品、饲料、化学原料等。
通过改变加工工艺和添加剂的使用，还可以改善农作物产品的品质和营养价值。
7.纺织品加工转换：纺织品是一种常见的纤维材料，可以通过纺织、染色、整理等加工过程将其转换成各种织物、服装等产品。
通过改变纤维的成分和纺纱工艺，还可以改变织物的手感、光泽等性能。
8.玻璃加工转换：玻璃是一种无机非晶体材料，可以通过加热、吹制、模压等加工过程将其转换成各种形状和规格的玻璃器皿、玻璃棉等。
通过添加不同的金属氧化物和改变加工温度，还可以获得不同颜色和特殊功能的玻璃材料。
9.陶瓷加工转换：陶瓷是一种由无机非金属材料制成的坚硬、耐高温的材料，可以通过成型、干燥、烧结等加工过程将其转换成各种瓷器、陶器等制品。
戈尔质子交换膜参数-概述说明以及解释
戈尔质子交换膜参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分:质子交换膜作为一种重要的功能材料，在能源领域和化学工程中具有广泛的应用。
戈尔质子交换膜是目前应用较多的一种质子交换膜，其具有优良的耐高温、耐腐蚀和导电性能，成为燃料电池等能源转换领域的关键材料之一。
本文旨在探讨戈尔质子交换膜的重要参数，以揭示其影响膜性能的关键因素。
通过对这些参数的深入研究，我们可以更好地理解戈尔质子交换膜的结构特点和性能优势，从而为其进一步的应用和改进提供理论支持。
文章将从质子交换膜的定义和原理入手，分析其作用原理以及在能量转换中的重要作用。
随后，将重点介绍戈尔质子交换膜的主要参数，包括离子交换容量、质子传导率、热稳定性、机械性能等方面。
通过对这些参数的详细解析，我们可以更好地了解戈尔质子交换膜的性能特点，以及对其进行进一步的优化和改进的方向。
本文旨在为戈尔质子交换膜的研究和应用提供全面的参考和指导。
希望通过对戈尔质子交换膜参数的深入分析，可以为相关领域的科学家和工程师提供有益的启示，促进质子交换膜在能源领域的应用和发展。
通过不断探索和研究，相信戈尔质子交换膜的性能和应用领域会得到更大的突破和拓展，为未来能源的可持续发展做出更大的贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容应该包括以下内容：在这一部分，我们将介绍本文的结构和各个章节的主要内容。
本文一共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先概述了本文的研究背景和意义。
接着，我们将详细介绍质子交换膜的定义和原理，包括它在能源领域的应用、工作原理和基本结构等方面的内容。
在正文部分，我们将重点探讨戈尔质子交换膜的主要参数。
这些参数包括膜的厚度、离子交换容量、质子电导率以及化学稳定性等。
我们将介绍每个参数的定义、影响因素以及对膜性能的影响，并且讨论了改善膜性能的方法和策略。
最后的结论部分将对全文进行总结，简要回顾了质子交换膜的重要参数以及其在能源领域的应用前景。
同时，我们还将展望未来对于戈尔质子交换膜参数研究的发展方向和重点。
功能转换材料
4）电光材料
电光效应: 物质的光学特性（折射、散射）受电场影响而发生变化的现象统称为
电光效应。
典型的电光材料：KDP型晶体（KH2PO4等）、立方钙钛矿型晶体（BaTiO3等）、
闪锌矿型晶体（ZnS等）、钨青铜型晶体（K3Li2Nb5O15等） 。
电光材料的应用：电光快门（用于激光通信、激光显示、激光雷达及高速摄影等）。
3）光电材料
光电效应: 物质在受到光照后，往往会引发其某些电性质的变化。这一现象称为光 电效应。光电效应主要有光电导效应、光生伏特效应和光电子发射效应三种。
典型的光电材料：CdS、CdSe、GaAs、HgSe、InP、InAs、Ge、Si等。
光电材料的应用：光电导摄像管、固体图像性: 1880年P．居里和J．居里兄弟发现：当对α石英晶体在某些特定方 向上加力时，在力方向的垂直平面上出现正、负束缚电荷，这种现象 称为压电效应。
典型的压电材料：压电晶体 → 石英、酒石酸钾钠、磷酸二氢铵、钽酸锂、铌 酸锂、碘酸锂等；压电陶瓷 → 钛酸钡（BaTiO3）、钛酸铅 （PbTiO3）、高钛酸铅等。 压电材料的应用：水声换能器、超声器件、高电压发生器、电声器件、压力 机、流量计、计数器等。
5）磁光材料
磁光效应: 置于磁场中的物体，受磁场影响后，其光学特性发生变化的现象称为 磁光效应。
典型的磁光材料：亚铁磁性石榴石（Gd3Fe5O12等） 、尖晶石铁氧体（CdCr2S4 等） 、正铁氧体、钡铁氧体、二价铕的化合物、铬的三卤化物和一些金属 等。
磁光材料的应用： 可制成许多磁光器件如调制器、隔离器、旋转器、环行器、相 移器、锁式开关、Q开关等快速控制激光参数器件，也可用于激光雷达、测 距、光通信、激光陀螺、红外探测和激光放大器等系统的光路中。
材料科学 材料的功能转化
h
半导体材料：CdS、CdSe、PbSe等
2、光生伏特效应 半导体受光照射时产生电动势(或电位差)的现象为 光生伏特效应。
光生伏特效应可分为： 丹倍效应 光磁电效应
PN结光生伏特效应
a、丹倍效应
h
+ -+-+
h
(b)
+ - + - + + - + - + + - + - +-
X
- -
+
X
h + +
压电材料： 压电晶体：石英、磷酸二氢铵、碘酸锂、铌酸锂等
压电陶瓷：钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)等
应用： 1、水声换能器：利用正、逆压电效应接受或发射声 波完成水下观察； 2、超声技术：利用逆压电效应，在高驱动电场下产 生高强度超声波； 3、能量转换：利用正压电效应，将机械能转换成电 能，作为高压发生器。
第二个字母： 填充空穴的电子所在 的能级 第三个字母： 发射俄歇电子的能级
俄歇效应与光电子发射效应不同： 光电子发射是一步过程，只涉及原子的一个能级； 俄歇效应是两步过程，涉及三个(至少两个)能级。
机理： 当原子内壳层的电子被激发形成一个空穴时，电子 从外壳层跃迁到内壳层的空穴并释放出能量。能量 有时以光子的形式被释放出来，也可以被转移到另 一个电子，使其从原子激发出来。这个被激发的电 子是俄歇电子。这个过程为俄歇效应。
T1 ＋ U(T > T ) 1 2
＋
T1 ＋ U(T > T ) 1 2
＋
(a)T1> T2 汤姆逊效应
(b)T1> T2
二、热电子效应 热电子效应： 固体受热后，出现大量 电子逸出固体，形成热 电子发射的现象。
功能材料功能转换材料
根据功能性质，功能材料可分为 电学功能材料、磁学功能材料、 光学功能材料、化学功能材料、 生物医用功能材料等。
功能材料的应用领域
电子信息领域
功能材料在电子信息领 域中广泛应用于集成电 路、微电子器件、光电
子器件等。
新能源领域
功能材料在新能源领域 中应用于太阳能电池、 风力发电、燃料电池等
功能转换材料的分类
根据功能转换的不同，功能转换材料 可分为能量转换材料、信息转换材料 、化学反应转换材料等。
。
生物医学领域
功能材料在生物医学领 域中应用于药物载体、 生物传感器、组织工程
等。
其他领域
功能材料还广泛应用于 航空航天、环保、军事
等领域。
功能材料的发展趋势
01
02
03
04
高性能化
提高功能材料的性能，如提高 半导体材料的导电性能、提高
磁性材料的磁性能等。
智能化
将功能材料与信息技术相结合 ，实现功能材料的智能化，如 智能传感器、智能器件等。
绿色化
发展环保型功能材料，减少对 环境的污染，如发展可降解的
生物医用材料等。
复合化
将不同性质的材料复合在一起 ，形成具有多种功能的复合功 能材料，如纳米复合材料等。
02
功能转换材料介绍
功能转换材料的定义与分类
功能转换材料的定义
功能转换材料是指能够实现特定功能 转换的物质，如能量转换、信息转换 、化学反应转换等。
功能材料功能转换材料
汇报人： 2023-12-21
目录
Hale Waihona Puke • 功能材料概述 • 功能转换材料介绍 • 功能材料的性能特点 • 功能转换材料的性能特点 • 功能材料与功能转换材料的区
10功能转换材料
介电材料
电介质功能材料
铁电材料 压电材料 敏感电介质材料
电 功 能 材 料
电导体功能材料
导电材料 快离子导体 绝缘体材料 半导体材料 超导电体
1．电导体功能材料
材料的导电性以其电导率来度量，表明材料
在电场中传递电荷的能力。载流子数目n、每个载
流子的电荷 q 以及载流子的迁移率 ，决定了材料
（3）压电陶瓷Pachinkom游戏机
它是由若干层锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷块构成的，压
电块既作为传感器又作为执行器。
压电陶瓷Pachinkom游戏机
①当金属球落到陶瓷压电块上时，球的冲击力产生压 电电压； ②电压脉冲通过反馈系统加以放大和调整，然后返回 并施加到压电块的执行器部分； ③陶瓷压电块突然膨胀变形，把金属球抛出压电块所 在的孔，使球沿着螺旋轨道爬出，落入另一孔内，再盘 旋上升，如此周而复始。
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介 质中电场比值即为介电常数表征材料极化并储存电荷能力的
物理量称为介电常数，用ε表示，无量纲。
3 介电常数 dielectric constant 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，最终 介质中电场与原外加电场（真空中）比值即为介电常 数。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真 空时的电容的比值。 表征材料极化并储存电荷能力的物理量，用ε表示， 无量纲。介电常数越小，其绝缘性越好。 4.相对介电常数 • 首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的
早期的热释电材料都是些单晶材料。最早的实 用热释电材料是硫酸三甘肽(ＴＧＳ)类晶体。 ＴＧＳ晶体具有热释电系数大、介电常数小、 光谱响应范围宽、响应灵敏度高和容易从水溶 液中培育出高质量的单晶等优点。但它的居里 温度较低,易退极化,且能溶于水,易潮解,制成的 器件必须适当密封。ＬｉＴａＯ3晶体材料介电 损耗很小、居里温度高、性能稳定,是制作热释 电灵敏元的理想材料。 金属氧化物陶瓷热释电 材料,不易潮解,能通过调整化学计量比、掺杂和 对材料微结构进行控制等,在很宽的范围内调整 居里温度和热释电性能。
光电功能材料
光电功能材料
光电功能材料是指具有光电转换特性的材料，能够吸收光能并将其转化为电能或光能，并在光电器件等方面具有广泛应用的材料。
光电功能材料的研究和应用在现代新能源、光通信、光电显示等领域具有重要意义。
光电功能材料主要包括光电转换材料和光伏材料。
光电转换材料是指能够将光能直接转化为电能的材料。
例如，硅、硒化镉等材料可以制成光敏器件，通过光电效应将光能转化为电能。
光伏电池就是一种典型的光电转换材料，其中硅材料是目前最常用的光伏材料之一。
此外，各种有机物、无机物、半导体等材料都可以通过合适的处理形成光电转换材料。
光伏材料是指能够将太阳能转化为电能的材料。
光伏材料的研究和应用是当今世界各国努力推动的重要课题。
常用的光伏材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、卤化物钙钛矿等。
这些材料能够将太阳能吸收并转化为电能，通过电池可以将电能储存或输出。
光电功能材料的研究和应用有重要的科学意义和应用价值。
从科学上讲，研究光电功能材料有助于深入理解材料的光电转换机制，揭示材料的结构-性能关系，推动材料科学的发展。
从
应用上讲，光电功能材料的研究和应用对实现清洁能源、提高能源转换效率、发展高效光电器件等方面具有重要意义。
目前，光电功能材料的研究和应用得到了广泛关注和支持。
各
国科学家和工程师在光电功能材料的合成、制备、器件设计等方面做出了重要贡献。
随着光电功能材料的发展和进步，人们对光电器件的需求也在不断增加，其中包括太阳能电池、光传感器、光通信器件等。
光电功能材料的研究和应用将继续推动能源技术、光电科学的发展，并为人类提供更加可持续、清洁的能源解决方案。
新型功能(光电磁声热力)材料
(f)材料的体因素对发射率的影响 材料的体因素包括材料的厚度、填料的粒径和含量等等。对 某些材料，如红外线透明材料或半透明的材料，其发射率值还与 其体因素有关。原因是红外线能量在传播过程中材料的吸收所致。 (g) 材料的发射率随工作时间而变化 在工作条件下，由于与环境介质发生相互作用或其他物理化 学变化，从而引起成分及结构的变化，将使材料的发射率改变。
一般说金属导电体的值较小，电介质材料的值较高。存在这 种差异的原因与构成金属和电介质材料的带电粒子及其运动性直 接有关。带电粒子的特性不同，材料的电性和发射红外辐射的性 能就不一样，而这往往与材料的晶体结构有关。 例如：氧化铝、氧化硅等电介质材料属于离子型晶体，它主 要靠正、负离子的静电力结合在一起；碳化硅、硼化锆、氮化锆 等材料属于共价晶体，它们是靠两个原子各自贡献自旋相反的电 子，共同参与两个原子的束缚作用；铝等金属晶体的结构可以看 作是正离子晶格内自由电子把它们约束在一起。显然，在晶格中 存在杂质、缺陷时，都会影响晶体的结构参数，使材料的发射率 发生变化。
激光的特点
1. 相干性好，所有发射的光具有相同的相位； 2. 单色性纯，因为光学共振腔被调谐到某一特定频率后，其他频 率的光受到相消干涉； 3. 方向性好，光腔中不调制的偏离轴向的辐射经过几次反射后被 逸散掉； 4. 亮度高，激光脉冲有巨大的亮度，激光焦点处的辐射亮度比普 通光高108~1010倍。
这种发出的辐射在短波段主要与其电子的跃迁有关，在长波 段则与其晶格振动特性有关。红外加热技术中的多数辐射材料， 发出辐射的机制是由于分子转动或振动而伴随着电偶矩的变化而 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
能量转换材料与技术
能量转换材料与技术
能量转换材料与技术是指将一种形式的能量转化为另一种形式的材料和技术。
这些材料和技术可以用于能源生产、储存和使用中，有助于提高能源效率和减少对传统能源的依赖。
以下是一些常见的能量转换材料与技术：
1. 太阳能电池板：将太阳光转化为电能的装置。
太阳能电池板利用半导体材料的光伏效应，将光子能量转化为电子能量。
2. 燃料电池：将化学能转化为电能的装置。
燃料电池利用燃料与氧气的反应，产生电子流从而产生电能。
3. 碳纳米管：具有优异的导电性和导热性能，可以用于制造高效能量转换器件，如超级电容器和锂离子电池。
4. 功能材料：包括磁性材料、压电材料、热电材料等，可以将磁能、机械能、热能等转化为电能。
5. 能量储存技术：如锂离子电池、超级电容器、压缩空气储能等，可以将能量储存起来，以便在需要时进行能量转换。
6. 热电发电技术：利用材料的热电效应，将热能转化为电能。
热电发电技术可以应用于废热利用和太阳能光热发电等领域。
7. 动能回收技术：包括制动能量回收系统、振动能量回收系统等，可以将车辆制动时产生的能量或机械系统的震动能量转化
为电能。
能量转换材料与技术的发展有助于提高能源利用效率，减少对传统能源的依赖，推动可再生能源的发展，以更可持续的方式满足人们对能源的需求。
有机光电功能材料
有机光电功能材料
有机光电功能材料是一类具有光电转换功能的材料，它们能够将光能转化为电能，或者将电能转化为光能。
这类材料在光电器件、光伏发电、光电传感器等领域具有广泛的应用前景。
有机光电功能材料主要包括有机光伏材料、有机光电器件材料、有机光电传感材料等。
有机光伏材料是一类能够将光能转化为电能的材料，它们通常由有机半导体材料构成。
有机半导体材料具有较宽的带隙，能够吸收可见光甚至红外光，将光能转化为电子激发，从而产生电流。
有机光伏材料具有柔性、轻薄、成本低廉等优点，适合于大面积、柔性应用，因此在太阳能电池、光伏发电等领域具有广泛的应用前景。
有机光电器件材料是一类能够将电能转化为光能的材料，它们通常由有机发光材料构成。
有机发光材料具有发光效率高、发光颜色丰富、制备工艺简单等优点，适合于显示器件、照明器件等领域的应用。
目前，有机发光二极管（OLED）已经成为一种重要的显示器件，广泛应用于手机、电视等领域。
有机光电传感材料是一类能够将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号的材料，它们通常由有机半导体材料构成。
有机光电传感材料具有响应速度快、灵敏度高、制备工艺简单等优点，适合于光电传感器、光通信器件等领域的应用。
有机光电传感材料在信息技术、通信领域具有重要的应用价值。
总的来说，有机光电功能材料具有广泛的应用前景，能够推动光电器件、光伏发电、光电传感器等领域的发展。
随着材料科学、光电技术的不断进步，相信有机光电功能材料将会在未来发挥越来越重要的作用。
功能转换材料
d 3称为体积压 缩压电常数。 缩压电常数。
[ ]
0 0 0 d15 0 d11 d12 d13 d14 d15 d16 0 dij = d21 d22 d23 d24 d25 d26 = 0 0 0 d24 0 0 d31 d32 d33 d34 d35 d36 d31 d32 d33 0 0 0 0 0 0 d24 0 0 0 d 33 = 190 × 10 12 C N 0 0 d24 0 0 = d 31 = d 32 = 0.41d 33 = 78 × 10 12 C N d31 d31 d33 0 0 0 d15 = d 24 = 250 × 10 12 C N
根据几何结晶学， 种点群中， 根据几何结晶学，在32种点群中，只有 种不具有对称中心的 种点群中 只有20种不具有对称中心的 晶族，有可能具有压电性。 晶族，有可能具有压电性。
压电晶体： 压电晶体：水晶
石英，化学成分是二氧化硅。在自然界有天然的单晶。 又名α-石英，化学成分是二氧化硅。在自然界有天然的单晶。 早期用作压电晶体的是天然水晶。然而天然水晶产量有限， 早期用作压电晶体的是天然水晶。然而天然水晶产量有限，能 用来制作压电器件的天然水晶则更少。 世纪60年代以来 用来制作压电器件的天然水晶则更少。自20世纪 年代以来， 世纪 年代以来， 已广泛应用水热法生长人造水晶。 已广泛应用水热法生长人造水晶。 完整的石英单晶体有30个晶 完整的石英单晶体有 个晶 可分为柱面、 大菱面、 面 。 可分为柱面 、 大菱面 、 小 菱面等5组 菱面等 组。 水晶有左旋和右旋之分。 水晶有左旋和右旋之分 。 左 右旋晶体互为镜像而不能重合， 右旋晶体互为镜像而不能重合 ， 为左右对映体。 为左右对映体。 绝大多数人工水晶是右旋晶 体。
第五章(功能转换材料)
第五章 功能转换材料 －§5.2 热释电材料
第二节 热释电材料
一、热释电效应
热释电效应是晶体因温度变化而引起电极化的变化，即晶体表面产生等量异号 电荷的现象。
热释电效应反映了晶体的电量与温度之间的关系： ⊿Ps＝p⊿T 式中，Ps—自发极化强度；p —热释电系数；T —温度。 热释电效应产生的前提条件
5
第五章 功能转换材料 －§5.1 压电材料
3.介电常数
介电常数反映了材料的介电性质（或极化性质）。
当压电材料的电行为用电场强度和电位移作变量来描述时，有：
例如：对于压电陶瓷片，其介电常数 为：
D ＝ E
＝Cd/A
式中，C—电容(F)；d—电极距离(m)；A—电极面积(m2) 。
4.机电耦合系数
7
第五章 功能转换材料 －§5.1 压电材料
钙钛矿（CaTiO3）晶体结构模型
8
第五章 功能转换材料 －§5.1 压电材料
2.压电半导体
晶体结构：闪锌矿或纤锌矿结构。 特点：K 值大，并兼有光电导性。 应用：换能器。 水声换能器：通过发射声波或接受声波(分别对应于正、逆压电效应) 来完成水下观察、通讯和探测工作。 典型材料：①Ⅱ-Ⅵ族化合物：CdS、CdSe、ZnO、ZnS、ZnTe、CdTe。 ②Ⅲ-Ⅴ族化合物：GaAs、GaSb、InAs、InSb、AlN。
注：①SBN-50是Sr0.5Ba0.5NbO6；②PZ-FN陶瓷是改性的PbZrO3-PbFe1/3Nb2/3O3； ③PT陶瓷是改性的PbTiO3。
18
第五章 功能转换材料 －§5.2 热释电材料
1.热释电晶体
特点： ①p 值高，性能稳定。 ②自发极化在外电场作用下不发生转向。 典型材料： 电气石、CaS、CaSe、Li2SO4· H2O、ZnO等。
第七章材料的功能转换
A——两极板面积； R——负载电阻； Q——晶体表面的电荷面密度 P——自发极化强度 pi——晶体热释电系数
可见，热释电晶体两极板输出的信号电压 与红外辐射的温度变化率成正比。
通过测量信号电压的变化实现了对远距离 热辐射目标温度变化率的测量。
▪ 由上图可以看出，每一个坐标（或坐标分量）只须用一 个数就可以表示，所以叫做标量。每一个矢量P却不能只 用一个数来表示（这里需要三个数），而是需要用多个 分矢量
P ixiei,(i1 ,2 ,3 )
1、一阶张量（矢量）
2、二阶张量
3、三阶张量
4、四阶张量
动画
逆压电效应 压电效应
这种测量不需要使热释电晶体同辐射源达 到温度平衡，从而实现对远距离的热目标的探 测成为可能。
▪ 用作热电红外探测器晶体的主要性能参数： 热释电系数 此外，要求晶体对红外辐射具有吸收
大、热容量小、电容率小、介电损耗tanδ小、 相对密度小、易加工成薄片等。 ▪ 热释电晶体应用
除作探测器外，还可用于非接触测温、 火车热轴探测、森林防火、无损探伤等。
微分项的物理意义：
ij
kl
T
恒定温度下的
s 弹性柔度 ijk l
ij
T
恒定压力下的
热膨胀系数 i j
S
kl
T
恒温下应力引起 的熵变化
T
S T
温度变化但应力 恒定时产生的热， 即恒定应力下的 单位体积的热容量
C
选择外层参量（ ij , Ei ,T ）为独立变量，由此确定 从属变量（ ij , Di , S ）。
特性。
功能性材料在光电领域中的应用
功能性材料在光电领域中的应用光电领域是一个涉及能源、信息处理、显示等多个领域的综合性科技领域。
在这个领域中，功能性材料作为一个重要的组成部分，发挥着重要的作用。
功能性材料是指具有特定功能的材料，这种材料的功能往往会因其内部结构的变化而发生改变。
本文就功能性材料在光电领域中的应用进行探讨。
一、光电转换器件光电转换器件是功能性材料在光电领域中应用的主要方向之一。
该类材料能够将光能转化为电能，也能将电能转化为光能。
电池和发光二极管就是这类器件的代表。
在这个领域中，铜铟硒、钙钛矿、银碘等材料被广泛应用。
尤其是近年来钙钛矿太阳能电池的高效转换效率，让人们对功能性材料在光电领域中的应用充满了期望。
二、光传感器光传感器是一种通过光信号来检测物质信息的传感器。
在现代化的产业、交通、环境监测中均得到广泛应用。
作为功能性材料的代表，纳米贵金属光学传感器具有高灵敏度、快速反应和高选择性等特点。
荧光团聚体、光子晶体、纳米金、纳米银等是当前应用最广泛的纳米材料。
三、光电显示光电显示技术是光电领域的一个重要方向，其中液晶材料、有机发光二极管材料、发光电致变色材料均是功能性材料。
在有机材料中，常用的是半导体有机分子，它们具有发光亮度高、颜色范围广、制备成本低等特点。
目前，大量的OLED产品已得到广泛应用。
四、光储能光储能是近年来发展非常迅速的领域。
通过光能转换为电能，再利用电池找到一个存储能量的方式。
在这个方向中，纳米结构材料引起了研究人员们的极大兴趣。
如氧化铁纳米棒、TiO2纳米管阵列等材料就是可能用于光储能的重要材料。
这些材料的表面积非常大，有利于提高储能效率。
综上所述，功能性材料在光电领域中的应用是非常广泛且多样的。
如今，更多的人们意识到了这些材料的重要性，希望能够加快研究和推广工作的进度。
未来，随着科学技术的不断发展，相信这个领域中的新材料和新技术也必将不断涌现，推动着这个领域的持续进步。
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➢ BaTiO3；LiNbO3；LiTaO3；BaxSr1-xNbO6； (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3, PMN-PT； (1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3, PZN-PT
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压电半导体
➢ CdS，CdSe，ZnO，ZnS，ZnTe，CdTe等， GaAs，GaSb，InAs，InSb，AlN等。
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磁光效应
法拉第效应
➢ 平面偏振光透过(透射光)带磁性的物体，沿着 磁场方向传播时，偏振光发生偏转的现象，又 称磁致旋光效应。
克尔效应
➢ 照射在强磁性介质表面的偏振光，反射出去时 偏振光发生偏转的现象。
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科顿-蒙顿效应
➢ 在强磁场作用下，光的传播方向与磁场垂直时， 一些各向同性的透明磁介质呈现双折射的现象， 又称磁致双折射效应。
光电效应的机理
➢ 介质在外加电场作用下产生电极化，导致其介 电常数发生变化，而介电常数与折射率直接相 关，从而改变介质的折射率。
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电光材料的种类
磷酸二氢钾型晶体
➢ 磷酸二氢钾 KDP，磷酸二氘钾 DKDP，磷酸二 氢铵 ADP，砷酸二氢钾 KDA
钙钛矿ABO3型晶体
➢ LiNbO3(LN)，LiTaO3(LT)； KTaNbO3(KTN)； BaTiO3(BT)；KTaO3(KT)
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闪锌矿AB型晶体
➢ ZnS，CdS，GaAs和CuCl等。
乌青铜型晶体
➢ Sr0.75Ba0.25Nb2O6(SBN)，K3Li2Nb5O15(KLN)， Ba2NbO15(BNN)等
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电光材料的应用
➢ 电光快门 ➢ 电光调制器 ➢ 电光偏转器
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磁光材料p336
类和环境温度，它与塞贝克 A
系数关系为 ab aT •T
B T2
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汤姆逊效应
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➢ 在由一种导体构成的回路中，如果存在温度梯 度 逆的Tx热，效则应当，电即流产I通生过热时的，现导象体。中其也热将效出应现的可大
小与电流I，温度梯度和通电流的时间 t 成
正比，即
Q T • I • T • t
热电效应有塞贝克(Seebeck)效应，珀尔帖 (Peltier)效应和汤姆逊(Thomoson)效应
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塞贝克效应
➢ 由两种导体构成的电路开路时，如果接点1、2
分别保持在不同温度T1(低温)和T2(高温)下，则 回路中将产生电动势基热电势。这种现象称为
塞贝克效应。其热电势正比于接点温度T1和T2
之差，即
T1
U=a T • T T TT)称为塞贝克系数。
T2
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珀尔帖效应
➢ 两种不同导体A、B构成回路，接电源。则一个
接点吸热，另一个放热，该现象称为帕尔贴效
应。实质上是塞贝克效应的逆效应。产生的热
量W表示为
W ab I
T1
比例系数称为珀尔帖系数，
I
其大小取决于两种导体的种
正压电效应
逆压电效应
电致伸缩
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压电效应的机理
➢ 结构上不具有对称中心的电介质在外压力作用 下，正负电荷重心不重合，在晶体表面产生异 号束缚电荷，出现压电效应。 压电晶体 含氢铁电体
压电材料 含氧金属酸化物 压电半导体 压电陶瓷
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压电材料
压电晶体SiO2(石英，水晶)
含氢铁电体
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➢ NH4H2PO4, ADP； KH2PO4, KDP；PbHPO4, LHP；PbDPO4, LDP
x
x
T1 T1 T2 T2
I
比例系数 T 称为汤姆逊系数 。
➢ 金属流过电流，棒吸热，电流反向时放热。称 为汤姆逊效应。
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磁光材料的种类
➢ 磁光晶体：稀土石榴石RE3Fe5O12，钆镓石榴 石Gd3Ga5O12，磁光单晶膜，其它磁光晶体如 CdCr2S4，CoCrS4。
➢ 磁光玻璃：铅的氧化物玻璃，砷的三硫化物玻 璃，铽的硼酸盐和磷酸盐玻璃。
➢ 磁光液体：水，丙酮，氯仿和苯等。
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热电材料
在用不同导体构成的闭合电路中，若使其 两结合部出现温度差，则在此闭合电路中 将有电流流过，或产生电势，这种现象称 为热电效应或温差电效应。
压电陶瓷
➢ BaTiO3；Pb(ZrxTi1-x)O3，PZT；PbTiO3
压电材料的应用
➢ 高强度超声波，压电点火器
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热释电材料
热释电效应
➢ 温度变化导致晶体表面产生电荷的现象。 ➢ 具有热释电效应的材料称为热释电体。其前提
是晶体结构具有某些方向上存在固有电矩，即 具有自发极化。 ➢ 压电晶体不一定具备热释电效应，但热释电晶 体中一定存在压电效应。
有机高聚物晶体
➢ 聚偏二氟乙烯 PVDF
热释电材料的应用
➢ 热释电传感器，红外成像焦平面
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电介质 压电体 热释电体 铁电体
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电介质、压电体、热释电体和铁电体的关系
铁电体的特点在于其自发极化方向随外加电场的 方向发生变化
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电光材料
➢ 电光效应是指在外加电场的作用下，介质的光 学性质折射率发生变化的现象。具有电光效应 的介质称为电光材料。
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热释电材料
热释电晶体
➢ 电气石，CaS，CaSe，Li2SO4•H2O，ZnO
铁电晶体
➢ 硫酸三甘肽TGS及改性物，LiTaO3， Sr1-xBaxBaNb2O6，LiNiO3，PbTiO3， Pb(Zr,TiO)3， BaTiO3
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热释电陶瓷
➢ PbTiO3，PbZr1-xTiO3(PZT)及改性物
磁光效应
➢ 光与磁场中的物质作用或光与具有自发磁化特 性的物质发生相互作用后引起的光学特性变化 的现象。磁光效应的本质是在外加磁场和光波 共同作用下产生的非线性极化过程。
➢ 光与磁场中的物质，或光与具有自发磁化强度 的物质之间相互作用所产生的各种现象，主要 包括法拉第效应、科顿-穆顿效应、克尔磁光效 应、塞曼效应和光磁效应。
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功能转换材料
1. 压电材料 2. 热释电材料 3. 光电材料 4. 电光材料 5. 磁光材料 6. 热电材料 7. 声光材料
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压电材料
正压电效应
➢ 在外加应力作用下某些电介质晶体发生应变时 在体内产生正负电荷中心的相对移动，诱发产 生电场的现象。正压电效应 压电效应 逆压电效应(电致伸缩)