光功能与复合材料
材料分类
材料分类1. 材料的分类1.1 按材料的性质分为：①无机材料：金属材料；无机非金属材料②有机材料：高分子材料1.2 按材料的构成分为：①单质材料②复合材料：由两种或两种以上异质、异形、异性的材料复合形成的新型材料。
2. 按材料的性能特点和用途分为：①结构材料：以强度为主要功能的材料（强调材料的力学性能）②功能材料：以物理、化学、生物性能为主要功能的材料。
（强调材料的特殊物理、化学、生物功能）这类材料具有优良的电、磁、声、光、热、化学、生物等功能，是高技术材料。
如：电功能材料：超导材料、半导体材料、新型导电高分子材料磁功能材料：磁记录材料、磁制冷材料、稀土永磁材料光功能材料：光吸收材料、光反射材料、激光材料、光记录材料、光纤维材料新能源材料：光电转换材料、储氢材料其他功能材料：形状记忆合金、智能材料、梯度功能材料、生物医用材料、信息材料、生态环境材料等。
功能材料是材料的发展方向，使材料领域最活跃、最具有发展前途的材料。
3. 二十一世纪材料领域的发展趋势（1）继续重视发展高性能的新型金属结构材料所谓高性能的结构材料是指具有高强度、高韧性、耐高温、耐低温、抗腐蚀、抗辐射等性能的材料。
这类材料对发展空间技术、核能、海洋开发、石油、化工、交通运输等具有非常重要的作用。
途径：发展高性能的结构材料主要依靠采用新技术、新工艺改造传统金属材料，如合金成分的合理设计，微量元素的加入与控制，特殊组织结构的控制等，从而大幅度提高金属材料的性能。
注：σb≥600MPa为高强度钢；σb≥1500MPa,σ0.2>1400MPa为超高强度钢（2）研究与开发非晶合金、纳米材料非晶合金（amorphous alloy）也称为金属玻璃（metallic glass）作为一种新材料具有非常独特的物理、化学性能，在电子、能源、抗腐蚀材料等领域得到日益广泛的应用。
随着生产工艺的不断完善，研究的不断深入，非晶合金逐渐成为一种具有广阔前景的新材料。
光学功能材料课件
为了实现可持续发展，光学功能材料 产业需要注重循环经济。通过回收、 再利用废弃的光学元件和材料，减少 对自然资源的依赖，降低环境负担。 同时，推动产学研合作，加强技术创 新和人才培养，为光学功能材料的可 持续发展提供有力支持。
THANKS
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太阳能电池
太阳能电池中的减反射膜能够 减少入射光的反射损失，提高
光电转换效率。
05
新型光学功能材料
光子晶体
定义
光子晶体是一种具有周期性折射 率变化的介质，能够影响光的传
播行为。
特性
光子晶体具有禁带特性，即某些特 定频率的光不能在其中传播，类似 于电子在半导体中的行为。
应用
光子晶体可用于制造高效的光子器 件，如光子晶体激光器、光子晶体 光纤等。
光学功能材料课件
• 光学功能材料概述 • 光学玻璃 • 光学晶体 • 光学薄膜 • 新型光学功能材料 • 光学功能材料的未来发展趋势
01
光学功能材料概述
光学功能材料的定义
定义描述
光学功能材料是指那些具有特殊 光学性质，能够通过光的吸收、 发射、传输、调制等实现一种或 多种特定光学功能的材料。
特征说明
光学玻璃
如冕玻璃、火石玻璃等，具有优异的成像质量和光学稳定 性，用于制造各类透镜、棱镜和窗口。
非线性光学晶体
如磷酸二氢钾（KDP）、铌酸锂（LiNbO3）等，能够实 现光频转换、光开关、光调制等功能，应用于激光技术、 光通讯和光信息处理中。
光学功能材料的应用领域
01
02
03
04
05
光电子领域：用于制造 光电子器件，如激光器 、光放大器、光调制器 等。
02
光学玻璃
光学玻璃的定义和性质
光学功能材料的设计及其应用
光学功能材料的设计及其应用随着科技的不断发展，光学功能材料的应用越来越广泛。
光学功能材料是一类可以改变光学性质和特性的材料，它们可以用于制造各种光学设备，如激光器、太阳能电池板、光纤通信设备等。
在这篇文章中，我将讨论光学功能材料的设计原理以及其应用。
设计原理光学功能材料具有特殊的光学性质，这些性质是通过材料结构的设计和控制来实现的。
光学功能材料可以根据其结构分为两类：单一材料和复合材料。
单一材料的光学性质主要依赖于其本身的原子或分子结构。
例如，硅材料在光电子行为方面非常优越，因为它的导电性和对光线的反射和透射特性很好。
另一个例子是几丁质，这种材料在水中吸收光线的能力很强，可以用于制造人工眼晶。
复合材料的光学性质则取决于其组成部分及其相互作用。
例如，吸收光线的能力很强的石墨烯可以与其他材料组合，制成具有很好的光电性能的材料。
另一个例子是太阳能电池板，它是由不同材料组成的多层复合材料。
每一层都有不同的光学特性，这样可以将阳光中不同波长的光线转化为电力。
应用光学功能材料的应用非常广泛，包括照明、通信、能源生产和医疗设备等领域。
下面是一些常见的应用：1. 激光器：激光器是使用光学器件产生严格单色光束的设备。
光学功能材料对激光器的性能非常重要，因为它们可以增强激光器的性能。
例如，钕酸钬晶体可以用于制造高功率激光器，因为它具有受激辐射的能力。
2. 光通信：在光通信中，光学功能材料用于制造光纤、光电器件和光学滤波器等设备。
其中，铟锗玻璃是一种用于光纤制造的材料，其具有良好的透明性和低色散性。
3. 太阳能电池板：太阳能电池板是一种利用太阳能来产生电力的设备。
光学功能材料在太阳能电池板中发挥了很重要的作用。
例如，硅是一种适用于太阳能电池板制造的材料，因为它具有较高的光吸收率和光子传导率。
4. 医疗设备：光学功能材料在医疗设备中也有很多应用。
例如，眼科手术器械就需要使用光学功能材料制成的透镜。
而其他治疗设备，如激光切割器和激光治疗器，也需要使用光学功能材料。
功能高分子材料的分类
功能高分子材料的分类功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
按照高分子的功能特性，功能高分子材料可分为以下几种：1.分离材料和化学功能材料2.电磁功能高分子材料3.光功能高分子材料4.生物医用高分子材料现对这几种材料进行简单的介绍一下。
分离材料和化学功能材料以化学功能为主的功能高分子材料称为化学功能高分子材料。
化学功能包括生成离子键、配位键、共价键的化学反应，上述价键断裂的分解反应，以及与上述反应有关的催化作用等，包括具有离子交换功能的离子交换树脂，对各种阳离子有络合吸附作用的螯合聚合物，光化学性聚合物，具有氧化还原能力的聚合物，在有机合成反应中使用的高分子试剂和高分子催化剂，降解型高分子等。
化学功能高分子材料的制备主要通过在高分子骨架上引入具有特定化学功能的官能团或者结构片段，也可以将具有类似功能的小分子功能材料高分子化得到化学功能高分子材料。
高分子材料经过功能化或者小分子功能材料经过高分子化以后，材料的溶解度一般均有下降，熔点提高。
对于化学试剂，经过高分子化后稳定性增加，均相反应转变成多相反应，产物与试剂和催化剂的分离过程简化，同时还产生许多小分子材料所不具备的其他性质。
化学功能高分子材料是固相合成的基础。
电磁功能高分子材料电磁功能材料主要指导电聚合物材料。
复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。
该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。
与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。
与金属和半导体相比较，导电高分子的电学性能具有如下特点：（1）通过控制掺杂度，导电高分子的室温电导率可在绝缘体-半导体-金属态范围内变化。
复合材料第六章功能复合材料
一类复合效应为线性效应； 另一类则为非线性效应。 在这两类复合效应中，又可以显示出不 同的特征。
7
下表列出了不同复合效应的类别。
不同复合效应的类别
线性效应 平均效应 平行效应 相补效应 相抵效应
复合效应 非线性效应 相乘效应 诱导效应 共振效应 系统效应
30
2、功能复合材料的设计
复合材料的最大特点在于它的可设计性。
因此，在给定的性能要求、使用环境及 经济条件限制的前提下，从材料的选择途径 和工艺结构途径上进行设计。
31
例如，利用线性效应的混合法则，通过 合理铺设可以设计出某一温度区间膨胀系数 为零或接近于零的构件。
又如XY平面是压电，XZ平面呈电致发光 性，通过铺层设计可以得到YZ平面压致发光 的复合材料。
EcEmVmEfVf
10
平行效应
显示这一效应的复合材料，它的各 组分材料在复合材料中，均保留本身 的作用，既无制约，也无补偿。
11
对于增强体（如纤维）与基体界 面结合很弱的复合材料，所显示的复 合效应，可以看作是平行效应。
12
相补效应
组成复合材料的基体与增强体，在性 能上相互补充，从而提高了综合性能，则 显示出相补效应。
55
音光
电气 信号
磁性 信号
磁头
作为磁 性保留
记录材料
磁记录再生的原理示意图
56
由麦克风及摄像机将声音及光变成电 信号，再由磁头变成磁信号，从而固定在 磁记录介质上。
读出时，与记录过程相反，使声音和 图像再生。
57
理想的磁记录介质要尽可能地高密度， 能长期保存记录，再生时尽可能高输出。
无机材料一般分为
无机材料一般分为无机材料是指由无机物组成的材料，与有机材料相对。
无机材料具有诸多特性，如稳定性、高硬度、高熔点等，广泛应用于各个领域。
一、金属材料金属材料是无机材料中最常见、最重要的一类。
金属材料通常具有良好的导电性、导热性和可锻性，广泛应用于建筑、汽车、航空等行业。
铁、铝、铜是金属材料的典型代表，它们具有优良的机械性能和可塑性。
二、陶瓷材料陶瓷材料是由非金属硬质晶体与金属元素形成的化合物。
陶瓷材料具有高硬度、高抗腐蚀性，常被用于制作陶瓷器皿、陶瓷磁体、电子陶瓷等。
其优点包括耐高温、耐腐蚀以及良好的绝缘性能。
三、玻璃材料玻璃材料是一种无机非晶体材料，由氧化硅等石英和掺杂元素组成。
玻璃材料具有透明性、坚硬度、耐磨性以及隔热性能，广泛应用于建筑、容器、光学等领域。
四、复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经过一定工艺组合而成。
它具有多种优点，如高强度、耐磨、抗冲击等，广泛应用于航天、汽车、体育设备等领域。
典型的复合材料包括碳纤维复合材料、玻璃钢等。
五、电子材料电子材料是指在电子器件中使用的材料，如硅、锗、砷化镓等。
电子材料具有特殊的电学和磁学性能，可用于制造电子器件、集成电路等。
随着电子技术的快速发展，电子材料的需求量也不断增加。
六、功能材料功能材料是一种以实现特定功能为目的而设计的材料，具有特定的物理、化学性能。
功能材料应用领域广泛，如光学功能材料、磁学功能材料、传感器材料等。
七、新能源材料新能源材料是指应用于新能源技术中的材料，如太阳能电池板、燃料电池等。
新能源材料具有高效能、节能环保等特点，在解决能源问题上起着重要作用。
八、环境材料环境材料是一种具备环境友好特性的材料，用于解决环境问题和改善人类生活环境。
环境材料可以是可降解材料、低毒材料、再生材料等。
综上所述，无机材料的种类繁多，每种材料都有其独特的性能和应用领域。
随着科技的不断进步，无机材料的研究和应用也将会得到进一步拓展，为人类社会的发展做出更大的贡献。
材料导论第十四章复合材料ppt课件
复合材料的种类
金属基
陶瓷基
按基体相分
聚合物基
水泥基
复 合 材
按增强相 的形态分
颗粒增强 纤维增强 晶须增强
碳纤维 玻璃纤维 有机纤维
复合纤维
料
编织物增强
按用途分
结构复合材料 承受载荷，作为承力结构使用
功能复合材料
电、磁、光、热、声、摩 擦、阻尼、化学分离性能
复合材料的特点
多相: 至少两相 复合效应：不仅保留了原组成材料的特色，而且
3、石墨/镁复合材料
这种材料密度低、线膨胀系数为零，尺寸的稳定性好，是金属基复合材料中具 有最高比强度和比弹性模量的复合材料。可在石墨纤维表面沉积TiB2，提高石 墨纤维的润湿性。
金属基复合材料
长纤维增强金属基复合材料
4、碳化硅/钛复合材料
碳化硅纤维比强度高、比模量高，高温强度高，耐热、耐氧化，与金属的反 应小，润湿性好。
主要应用于飞机发动机部件和涡轮叶片以及火箭发动机箱体材料。
5、氧化铝/铝复合材料
氧化铝纤维在氧化气氛中稳定，能在高温下保持其强度、刚度， 且硬度高，耐磨性好。这种复合材料具有高强度和高刚度，可用于 汽车发动机活塞和其他发动机零件。
金属基复合材料
1、氧化铝/铝复合材料
短纤维/晶须增强金属基复合材料 2、碳化硅/铝复合材料 3、氧化铝/镍复合材料
突出特点
性树脂基体—热塑性玻璃钢。
密度低：1.6～2.0g/cm3；
比强度高：较最高强度的合金钢还高3倍；
耐烧蚀
耐腐蚀
应用
航空航天工业：如雷达罩、机舱门、燃料箱、行李架和地板等。 火箭：发动机壳体、喷管。 汽车工业：如汽车车身、保险杠、车门、挡泥板、灯罩、内部装饰件等。 石油化工工业：如玻璃钢贮罐、容器、管道、洗涤器、冷却塔等
复合材料读书报告
功能复合材料的研究和应用压电复合材料概念：压电复合材料是有两种或多种材料复合而成的压电材料。
常见的压电复合材料为压电陶瓷和聚合物（例如聚偏氟乙烯活环氧树脂）的两相复合材料。
这种复合材料兼具压电陶瓷和聚合物的长处，具有很好的柔韧性和加工性能，并具有较低的密度、容易和空气、水、生物组织实现声阻抗匹配研究：压电材料由于具有响应速度快、测量精度高、性能稳定等优点而成为智能材料结构中广泛应用的传感材料和驱动材料。
但是，由于存在明显的缺点，在实际应用中收到了极大的限制。
例如，压电陶瓷的脆性很大，经不起冲击和非对称受力，而且其极限应变小、密度大，与结构粘合后对结构的力学性能会产生较大的影响。
压电聚合物虽然柔顺性好，但是它的使用温度范围小，而且其压电应变常数较低，因此作为驱动器使用时驱动效果差。
为了克服上述压电材料的缺点，人们开发了压电复合材料。
由于压电复合材料不但可以克服压电材料的缺点，而且还兼有有机高分子与无机材料两者的优点，甚至可以根据使用要求设计出单项压电材料所没有的性能，因此越来越引起人们的重视。
应用：压电复合材料最初是运用于水声领域中并且是由r e newnham首次研制成功了1-3型压电复合材料。
美国加州斯坦福大学b a auld 的等人建立了pzt柱周期排列的1-3型压电复合材料的理论模型, 在随后的数年中许多国家的科研机构也相继开展了压电复合材料的研究工作如澳大利亚的helen lw chan等日本的hiroshi等意大利的h zewdie等然而传统的压电陶瓷机械品质因数ｑｍ高压电常数g33小声阻抗大及厚度共振弱不适合换能器带宽窄脉冲灵敏度高的要求压电复合材料具有良好的柔顺性加工性能优异并且克服了压电陶瓷材料易碎的特点因加入第二相无源材料使得压电复合材料的声阻抗率ｃ小易与水及生物组织实现声阻抗匹配同时压电复合材料具有较高的压电常数d33和机电耦合系数ｋｐ因此含有压电相和聚合物相的压电复合材料成为制作换能器的理想材料。
新型医用生物复合材料——生物光素
新型医用生物光复合材料—生物光素光疗法是现代物理治疗学的重要组成部分，它利用光量子作用于人体产生生物学理化效应，调整，改善人体生理功能的原理，达到强身健体的目的。
近年来欧美等国及日本对这一领域比较重视，且在实际应用中显示出其功能可靠、安全、方便的特点（相比较传统药物治疗的副作用和外科手术的危险性而言）。
随着现代生物医药学和科学技术的飞速发展及其在应用中取得的成就，在维护人类健康事业方面人们对这一领域赋予了新的内涵和使命。
鉴于光疗法独特作用的机理及独特的治疗方式。
远光公司的专家组决心在这一领域进行新的探索，并设计了研发课题目标，研制合成一种全新的医用生物光复合材料；设计要求：以光疗法作为基础，融药物、光疗以及负离子作用优势于一体，区别于传统用药更科学、更安全、副作用小，为了完成这一课题目标，与英国剑桥大学、诺丁汉特伦特大学和ACORDIS公司联合立项，成立专门科研机构，先后选取436种纯天然物质经过反复地生物学和物理学实验类比，最终精选10多种光量子能能效最优，生物活性最好的材料为主要成份和其它多种生物药用材料，再经一系列高科技加工工艺精制而成的全新的医用生物光复合材料。
现将本产品作如下介绍：一、生物光素的制备工艺过程（一）原料的选择：1、选料Ⅰ：①所选材料均系高纯度化工原料见表。
选料Ⅰ及纯度表②配合：将所用原料按拟定配方配制，而后于振动混料机中混合15-20分钟，同时，粉碎原料中的团聚合体，使各种原料都能均匀地混合在一起。
③煅烧合成：将混匀后的配合料压块并置于坩锅之中，于1000~1300℃的温度下经数小时高温合成，冷却备用。
2、材料Ⅱ：碧玉：（Tourmaline）是一种含硼的成分复杂的硅酸盐矿物。
分子式：Na（Mg,Fe,Mn,Li,AI）3AI3[Si6O18](BO3)3(OH,F)4 。
具有热电效应和压电效应，可产生足够的空气负粒子，是天燃的“空气维生素”。
3、原料Ⅲ：针对中老年人群的常见病和多发病的治疗需要选相应的经典中药材料，经分析提取其主要药理成份（如：丹参素、丹参酮、人参皂甙、天麻素、杜仲总萜、银杏总黄酮、罗布麻黄酮、红花素、风藤素、夏枯草三萜皂苷）等多种有确切疗法的药物成份，并粉碎成超微细粉备用。
光电功能复合材料的研究与应用
光电功能复合材料的研究与应用复合材料，指由两种或两种以上的材料按照一定比例、有机结合或无机结合方式，形成一种新型材料。
近年来，复合材料得到了越来越广泛的应用，在各个领域都有着广泛的应用。
其中，光电功能复合材料占据了越来越重要的地位。
光电功能复合材料，是一种能够将光电能转换为电能，或者将电能转化为光能的材料。
这种材料具有独特的优势，不仅具有优异的光电转换性能，同时还具有一定的机械性能、化学稳定性、热性能、生物相容性等特点。
因此，在光学、电子学、生物医学等领域中都有着广泛的应用前景。
光电效应，是光能被物质吸收后，产生光电子和空穴，进而产生电信号的过程。
常见的光电效应包括光电发射、光电汲取以及光生伏安效应等。
光电功能复合材料的研究就是针对这一原理进行的。
通过合理的设计，制作出可以有效地吸收光能，并将其转换为电能或者光能的材料。
光电功能复合材料的制备光电功能复合材料的制备包括原位化学法、物理法、化学共沉淀法、气相沉积、电沉积、溶胶-凝胶法、分子束外延法、离子束氧化物增强化学气相沉积法等多种方法。
其中，原位化学法由于具有结构可控性、分子尺寸可调性、反应条件温和等优点，在制备光电功能复合材料方面被广泛应用。
在原位化学法中，常用的方法包括溶液法、溶胶-凝胶法、固相响应法等。
例如，在溶液法制备CdS/BiVO4光催化剂中，先将CdS 通过化学沉淀的方法合成出来，再通过氧化还原的反应，将其与BiVO4 进行原位化学合成，最终得到复合材料。
除了原位化学法，其他制备方法也有其优点。
例如，物理法也是一种广泛应用的制备方法。
通过控制溶液中的温度、加热时间以及pH 值等因素，可以制备出具有优异性能的材料。
因此，在实际应用中，选择合适的制备方法，是光电功能复合材料研究的关键。
光电功能复合材料在能源转换中的应用随着全球能源问题的日益突出，绿色、环保、高效的新型能源日益受到关注。
在这个背景下，光电功能复合材料在能源转换领域中应用越来越广泛。
材料工程技术专业《光功能复合材料技术与应用2》
科普|光功能复合材料技术与应用光功能复合材料是具有光学或光电功能特性的复合材料，它可以由具有光功能特性的功能体与普通基体或具有光功能特性的基体复合而成。
光与固体材料相互作用时，会导致电子极化或者电子能态转变，发生透射、反射、散射和吸收等过程，导致材料的光学性能发生变化。
其中研究和应用较为广泛的有透光功能复合材料、电致发光功能复合材料、电致变色功能复合材料和光电转换功能复合材料等。
由于功能特性不同，所涉及的光功能组分及其基体也有不同。
随着世界各国对环境保护的重视以及人们环保意识的增强，开展长寿命、低本钱、良好的环境亲和性的高性能智能材料已是大势所趋，开发具有采光、调光、聚光、蓄光、光电转换、热电转换等多种功能/智能特性的新型光功能复合材料将成为重要研究方向之一。
一、透光透光功能复合材料主要指玻璃纤维增强透明基体的复合材料，其透明基体可以是透明的聚合物、玻璃、单晶或玻璃陶瓷等。
其中，透明的玻璃纤维增强复合材料按树脂种类可分为不饱和聚酯、丙烯酸酯类树脂等；按纤维种类可分为玻璃纤维毡〔各向同性〕、单向布或无捻方格布〔各向异性〕等。
常用的采光制品可以分为三类：〔1〕平板及波形板；〔2〕夹层结构采光板；〔3〕壳体结构采光罩。
设计高性能透光功能复合材料的关键之一是控制复合材料中各组分的散射强度。
散射是发生在材料折射率改变的界面上的光反射。
这些界面包括材料的相界面、外表、裂纹等。
材料中的杂质和组分波动亦是产生散射的重要原因之一。
散射除会导致光损耗外，还对复合材料的透明性产生重要影响。
透光复合材料的设计主要需满足光学性能要求，因此一般需考虑以下几点：〔1〕通过匹配光功能复合材料各个组分的折射率可以获得高透明性，组分折射率越接近，透明性越好；〔2〕减少复合材料中各相粒子尺寸至100nm以下，也能使复合材料接近透明；〔3〕复合材料成型加工过程中产生的取向及各向异性，将会明显改变折射率，从而对复合材料的光学透明性或其他光学性能产生不利影响；〔4〕光功能复合材料应尽量防止杂质掺入。
《光功能高分子材料》课件
VS
环境监测
光功能高分子材料还可以用作环境监测的 探针和传感器，通过检测环境中特定物质 的变化来实现环境质量的实时监测和预警 。
05
光功能高分子材料的未来发
展
新材料开发
高性能光敏树脂
研究开发具有高感光度、高分辨 率和高稳定性的光敏树脂，以满 足3D打印、微纳制造等领域的需 求。
新型光聚合引发剂
探索新型光聚合引发剂，提高光 聚合反应的效率和可控性，促进 光功能高分子材料的发展。
将具有光功能的物质掺入到高分子基质中，形成光功能高分 子复合材料。例如，将荧光染料掺入聚合物中，可制备具有 荧光性能的聚合物材料。
复合制备
将两种或多种高分子材料进行复合，形成光功能高分子复合 材料。例如，将聚合物与无机纳米粒子复合，可制备具有光 催化性能的复合材料。
表面改性与涂层制备
表面改性
通过化学或物理方法对高分子材料表面进行改性，赋予其光功能特性。例如，使 用等离子体处理、紫外光照射等方法对高分子表面进行处理，可提高其光敏性。
《光功能高分子材料 》PPT课件
• 光功能高分子材料简介 • 光功能高分子材料的性质 • 光功能高分子材料的制备方法 • 光功能高分子材料的应用 • 光功能高分子材料的未来发展
目录
01
光功能高分子材料简介
定义与分类
总结词
光功能高分子材料是指具有光学功能的高分子材料，可以根据其特性进行分类 。
详细描述
环保等方向发展。
应用领域
总结词
光功能高分子材料在多个领域都有广泛的应用，如显 示、照明、生物成像等。
详细描述
光功能高分子材料因其独特的性能和广泛的应用前景 ，在多个领域都有广泛的应用。在显示领域，光功能 高分子材料可用于制造液晶显示器、有机电致发光显 示器等；在照明领域，光功能高分子材料可用于制造 高效LED灯具、荧光灯管等；在生物成像领域，光功 能高分子材料可用于荧光探针、生物成像标记物等。 此外，光功能高分子材料还可用于太阳能电池、信息 存储等领域。
光固化纤维增强复合材料的应用
Patches–custom sizes and thicknesses V O C’s 4ppm Solids >99.5 Flexural Strength > 26,700 psi Tensile
4、混凝土管道结构性缺陷
破裂 变形 腐蚀 错位 起伏 脏节 脱落 暗 接 侵入 惨流 图 3 φ 300 60伽 m 的混凝土管道结构性缺 陷
沉积
污垢
障碍
树根
浮渣
图4
600nun 的混凝土管道功能性缺
φ 30 陷
0
5、排水管破裂渗水，带走管边泥土，掏空路基，导致塌陷
6、管道破裂
7、新型CIPP (cured-in-place pipe lining)修复方法：光固化
光固化CIPP：非开挖下水管道现场光固化修复，UV-CIPP。
8、施工现场
9、UV CIPP行业国际标杆企业
10、防弹设备光固化制造
玻纤复合光固化材料（UV-cured GFRP）具有高强度、高抗冲性能，可用 于普通防弹设备制造。
11、可见光固化GFRP配方
玻纤布：E woven roving fiberglass with a density of 24±10% oz per square yard，22层；
16、UV固化造船
光固化玻纤增强船甲板
光固化船壳
17、光固化摩托艇
光固化船甲板
18、UV VARTM 工艺的客户定制动力船
UV lamp
19、UV VARTM 工艺制造洛克希德水上飞机尾翼
20、UV VARTM工艺
21、UV固化运动器材
现代功能材料知识点总结
现代功能材料知识点总结引言现代功能材料是指具有特定功能和性能的新型材料，它们在材料科学领域具有重要的应用价值。
现代功能材料不仅具有传统材料的结构和性能，还具有一些特殊的物理、化学或生物功能。
本文将从功能材料的类型、特点、应用以及前沿研究领域等方面进行总结。
一、功能材料的类型1. 结构材料结构材料主要用于支撑、连接和保护其他物体，包括金属、陶瓷、聚合物等。
这类材料一般需要具备高强度、高刚性、良好的耐磨性和耐腐蚀性。
2. 功能材料功能材料是指那些具有某种特定功能和性能的材料，包括光、磁、电、热、声等功能材料。
它们可以根据功能的不同被分为光功能材料、磁功能材料、电功能材料、热功能材料等。
3. 复合材料复合材料是指由两种或多种不同性质和结构的材料按照一定的比例和方式混合或叠层而成的材料，其性能优于单一材料。
常见的复合材料有玻璃钢、碳纤维复合材料、陶瓷复合材料等。
4. 先进功能材料先进功能材料是指那些可以通过外部刺激产生一定功能的材料，包括智能材料、敏感材料、可控材料等。
这类材料具有自感应、自响应、自适应等特性，可以被用于传感器、执行器、光、电、磁、声等器件。
二、功能材料的特点1. 特定功能功能材料具有特定的物理、化学或生物功能，可以产生一定的响应和效果。
不同的功能材料在不同的应用领域有不同的特点和优势。
2. 多功能性一些功能材料可以具备多种功能，例如热响应型形变材料可以在受热状态下改变形状，在降温后保持新的形状；再如磁光材料既具备光学性质，又具有磁学性质。
3. 高性能功能材料具有较高的性能，例如高强度、高硬度、高电导率等。
在一些特殊的条件下，功能材料可以展现出非常强的适应性和稳定性。
4. 可控性功能材料具有较强的可控性，能够根据特定的刺激产生相应的响应和效果。
这种可控性可以使功能材料在特定的应用场景中发挥更好的效果。
5. 高成本由于功能材料具有特殊的性能和功能，其生产成本相对较高，价格昂贵。
因此在使用功能材料时需要进行经济性和可行性分析。
功能材料的原理种类与应用
功能材料的原理种类与应用1. 引言功能性材料是指在特定条件下，具有特殊功能的材料。
它们通过结构、成分和特殊设计实现特定的物理、化学或生物学性能，广泛应用于电子、光电子、能源、环境等领域。
本文将介绍功能材料的原理种类与应用。
2. 原理功能材料的特殊功能常常源于其结构或成分的特殊性。
下面列举几种常见的功能材料及其原理：•光功能材料：光功能材料利用光与物质的相互作用实现特定的光学功能，如吸光、发光、光电转换等。
常见的光功能材料有光敏材料、光电材料、荧光材料等。
•磁功能材料：磁功能材料利用自身的磁性实现特定的功能，如磁场感应、储存和传输信息等。
常见的磁功能材料有铁氧体、镍铁、亚铁纤维等。
•电功能材料：电功能材料利用电荷的运动和分布特性实现特定的电学功能，如导电、绝缘、储能等。
常见的电功能材料有导电聚合物、氧化物、金属等。
•热功能材料：热功能材料利用热量的传导、储存和转换特性实现特定的热学功能，如保温、散热、热源等。
常见的热功能材料有绝热材料、热稳定聚合物、热电材料等。
•气体吸附材料：气体吸附材料利用其多孔性结构吸附、存储和分离气体物质，常用于气体处理、气体分离和气体储存等领域。
常见的气体吸附材料有分子筛、活性炭、金属有机骨架材料等。
3. 种类功能材料种类繁多，下面列举一些常见的功能材料：1.聚合物材料：聚合物材料具有轻质、易加工、耐腐蚀等特点，广泛应用于塑料、纺织、电子等行业。
2.金属材料：金属材料具有良好的导电性、导热性和机械性能，广泛应用于电子、汽车、建筑等领域。
3.无机材料：无机材料具有高温稳定性、硬度大、抗腐蚀等特点，广泛应用于耐火材料、陶瓷等领域。
4.复合材料：复合材料由两种或多种材料组合而成，具有多种材料的特点，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
5.纳米材料：纳米材料具有尺寸效应和界面效应等特点，具有特殊的物理、化学和生物学性能，广泛应用于传感器、催化剂等领域。
4. 应用功能材料的应用领域广泛，以下列举一些典型的应用：•能源领域：功能材料在能源领域的应用主要包括太阳能电池、燃料电池、储能材料等。
现代功能材料及其应用
现代功能材料及其应用摘要：近年来，人们在研究结构材料取得重大成就的同时，特别注重新型功能材料的研究。
功能材料作为能源、计算机、通讯、电子、激光等现代科学的基础，近10年来，已成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。
关键词：功能材料新型现代应用高分子功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。
在国外，常将这类材料称为功能材料、特种材料或精细材料。
功能材料涉及面较广，具体包括光、电功能，磁功能，分离功能，形状记忆功能等等。
这类材料相对于通常的结构材料而言，一般除了具有机械特性外，还具有其他的功能特性。
一、功能材料的分类随着技术的发展和人类认识的扩展，新型的功能材料不断被开发出来，因此对其也产生了许多不同的分类方法。
从功能的不同考虑，可将功能材料分为以下几类。
（1）力学功能主要是指强化功能材料和弹性功能材料（2）化学功能①分离功能材料：如分离膜，例子交换树脂、高分子络合物。
②反应功能材料：如高分子试剂、高分子催化剂等等。
③生物功能材料：如固定化酶，生物反应器等等。
（3）物理化学功能①电学功能材料：如超导体，导电高分子等等。
②光学功能材料：如光导纤维、感光性高分子等。
③能量功能材料：如压电材料、光电材料。
（4）生物化学功能①医用功能材料：人工脏器用材料如人工肾、人工心肺，可降解的医用缝合线、骨钉、骨板等等。
②功能性药物：如释放性高分子，药物活性高分子，高分子农药等等。
③生物降解材料二、功能材料的特点功能材料是目前材料领域发展最快的新领域。
功能材料产品产量小，利润高，制备过程复杂，其主要原因是基于其特有的“功能性”。
功能材料的结构与性能之间存在着密切的联系，材料的骨架、功能基团以及分子组成直接影响着材料的宏观结构与材料的功能。
研究功能材料的结构与功能之间的关系，可以指导开发更为先进、新颖的功能材料。
三、现代功能材料（1）导电高分子材料按照材料的结构与组成，导电高分子材料可以分为结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。
《基于双模式激发的光磁双功能核—壳纳米复合材料》
《基于双模式激发的光磁双功能核—壳纳米复合材料》基于双模式激发的光磁双功能核-壳纳米复合材料一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料在光、磁、电等多方面展现出独特的性质和应用潜力。
其中，光磁双功能核-壳纳米复合材料因其结合了光学和磁学性质，成为了当前研究的热点。
本文将重点介绍一种基于双模式激发的光磁双功能核-壳纳米复合材料，探讨其制备方法、性质及其潜在应用。
二、材料制备1. 核材料的选择与制备核材料是光磁双功能核-壳纳米复合材料的关键组成部分。
本研究所选用的核材料具有较高的光学和磁学性能。
首先，通过化学气相沉积、溶胶凝胶等方法制备出核材料。
在制备过程中，需严格控制反应条件，以保证核材料的尺寸、形貌和性能。
2. 壳材料的制备与涂覆壳材料的选择对于提高核-壳纳米复合材料的稳定性、光学和磁学性能至关重要。
本研究所选用的壳材料具有良好的生物相容性和化学稳定性。
通过物理气相沉积、化学溶液法等方法，将壳材料均匀涂覆在核材料表面，形成核-壳结构。
3. 双模式激发的制备技术为了实现光磁双功能，需对核-壳纳米复合材料进行双模式激发。
通过调整激发光的波长和强度，使核材料和壳材料在不同模式下产生光学和磁学响应。
这一过程需借助精密的光学系统和磁场系统，对激发条件进行精确控制。
三、材料性质1. 光学性质本研究所制备的光磁双功能核-壳纳米复合材料具有优异的光学性质。
在双模式激发下，核材料和壳材料产生强烈的光学响应，包括吸收、发射、散射等。
此外，该材料还具有较高的光稳定性，能够在长时间光照下保持性能稳定。
2. 磁学性质该核-壳纳米复合材料还具有优异的磁学性质。
在磁场作用下，材料表现出良好的磁响应，包括磁化、磁导等。
此外，该材料还具有较高的磁热效应，可用于生物医学领域中的热疗等应用。
四、潜在应用1. 生物医学应用光磁双功能核-壳纳米复合材料在生物医学领域具有广泛的应用前景。
例如，可用于生物成像、药物传递、光热治疗等方面。
通过调整激发光的波长和强度，可以实现材料的精确操控和定位，提高治疗效果和安全性。
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300 K下一些三元和四元化合物半导体的晶格常数、 能隙、发射波长。二元化合物之间的线表示三元。 阴影表示间接带间跃迁。
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同质结和异质结激光
量子阱激光
同质结二极管激光器的耗尽层附近声子分布示意图
单量子点结构的能带结构
活跃区包含n型掺杂GaAs层的双异质 结激光器的示意图
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发光二极管（Light-Emitting Diodes (LED)） 原理和半导体激光类似，只是表面没有处理
透明玻璃钢属非均质透光材料，光线透过时能产生散射作用，而 使室内光线均匀。 透明玻璃钢可按设计研究任意配色，使制品色泽鲜艳、美观 透明玻璃钢成型工艺简便 缺点： 耐久性差：7-10年； 透明度差：玻璃透光率99%；玻璃钢最高90%。
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影响玻璃钢透光率的因素：
玻璃纤维和黏结剂的折射率
折射率的差值越小，玻璃钢的透射率越大。
光的发射
自发辐射(Spontaneous Emission)
发光：由于电子从较高的能态跃迁到较低空能态而发射光子，同 时可能伴随热量的产生（声子） 根据电子跃迁所需时间，发射的光可分为： 荧光：纳秒或更快； 磷光：微秒或毫秒； 余晖：秒 磷光材料：ZnS, 钨酸盐；Zn过剩的ZnO, 许多有机物
场发射显示器：和阴极射线管类似。通过尖端场发射发射电子， 然后打到磷光剂上发光。
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光存储器件
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光学计算机
晶体管换相器：具有小强度的一束光能够激发具有高强度光的发射。
晶体管换相器中的光波示意图，窗口的反射率大约90%。(a)形成干涉：腔体的长 度等于半波长的整数倍；(b)没有形成相干，前进波和反射波的总和降低了光强。
在紫外光或可见光中的蓝紫光辐照下，能够在可见光区域产生光 吸收而着色，去除辐射后又回复原始状态。目前的光色玻璃大致 有还原性碱金属硅酸盐玻璃、含卤化银玻璃和以 CdO为主的玻璃
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感光复合材料
在光的作用下能迅速发生光化学反应，引起物理和化学变化的复合 材料。其功能体通常有感光树脂和感光化合物。 感光树脂：在光作用下，短时间发生化学反应，并使其溶解性发生变 化的一类高分子。即高分子吸收光能后，借助吸收的能量使分子内或 分子间发生化学反应，导致分子链结构发生变化。
色彩图，其中一些商用的二极管被标出
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液晶显示器
不发射光，依靠外部光照。
液晶显示器单元示意图（a）透光模式；（b）不通光模式，所 加电压改变了液晶分子的取向。
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发射平板显示器（Emissive flat-panel displays） 电致发光器件 ：在导电材料 Al 和 ITO间加脉冲电压，电子注入到磷 光材料中，当电压超过一定值，电 子加速并激发磷光材料中活跃原子 如 ZnS 中的 Mn 到更高能级，电子 跃回发生光子。 ZnS:Mn: 橘黄 ZnS:Tb和SrS:Ce：绿等 等离子显示器件：和荧光灯类似。He/Ne气体等在较高的交流电压 下放电，产生等离子体，电子和离子的复合产生高能光子（如紫 外），被磷光剂吸收而发射可见光。
玻璃纤维和黏结剂的光吸收系数
材料本身的性质。另一方面在粒子体积含量不变时，散射随粒子尺寸成三次幂增 加。对于聚合物，若能将粒子尺寸减少至100nm，其散射强度将非常小。
玻璃纤维的直径及其在玻璃钢中的体积含量
直径越细，透光系数越小。在相同纤维含量下，纤维的直径越细，表面积越大， 玻璃钢的反射系数越大，因而降低玻璃钢的透光系数。 一般情况下，玻璃钢的透光系数随玻璃纤维体积含量的增加而减少，但如果玻璃 纤维的折射率与黏结剂的折射率相差很小，且玻璃纤维的吸收系数小得多，则可能发 生玻璃钢的透光率随玻璃纤维体积含量的增加而增大的情况。
四能级激光
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He-Ne激光
（a）激光谐振腔示意图；（b）He和Ne的能级示意图。电子 在电场下加速，通过电子-原子碰撞激发He气，一些He能级与 Ne能级共振，通过共振能量传递使 Ne原子激发，这使得电子 非常有效的注入到 Ne的 2s和 3s能级（电子和 Ne原子的直接碰 撞也有贡献）。
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半导体激光 腔体包括重掺杂的 n-和p-型半导体材 料，如GaAs。在正 偏压下，在耗尽区 存在电子的反转
特点：单色性；准直性（collimation）
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泵浦效率(pumping efficiency)和占据数反转 （population inversion） 在两能级体系中相互制 约，所以不会产生激光 行为。 测不准原理：
三能级激光：非辐射、声子辅
助的衰退用虚线表示，E2、E3分别是 高反转数和高泵浦效率的能级
非线性光学材料：光强的变化 改变材料的折射率。
“AND”门
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X射线
一束电子被强的电场向电极加速，会产生连续 X射线和单色（特征） x射线。连续x射线由于原子中电场减速电子而引起，特征 X射线依赖 于材料的电子结构如图所示。
一定加速电压下发射的连 续X射线的强度随波长的变 化示意图。
激发K电子和空位被L电子填 充而引起的特征X射线发射示 意图。KαX射线：L-K；KβX 13 射线：M-K。
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透明玻璃钢性能的特点： 透明玻璃钢的透光率高达 85%-90%，与普通玻璃向近似，但他具 有足够的强度和刚度，特别是冲击强度优于玻璃，不像玻璃那样容 易自爆，是一种能采光又能承受载荷的多功能材料。
透明玻璃钢的密度小于玻璃约为玻璃的 60%-80%，同时使用时玻 璃钢可以很薄，如温室用玻璃5 mm，而玻璃钢为0.8-1.5 mm。
根据发光产生的原因，可分为：
光致发光； 场致发光：由于应用电场引起； 阴极发光(cathodoluminescence)：由于高能电子照射物体表面引起。 电视机屏幕（ZnS；掺银蓝色；掺铜绿色） 荧光灯：钨酸盐，硅酸盐；由于水银辉光放电产生的紫外光照射 电子显微镜的图像: 由于磷光剂，比如ZnS 1 蜡烛，白炽灯等
正偏压下重掺杂半导体的能带示意图 和半导体激光器结构示意图
间接带隙半导体中的直接带间跃迁导致的 电子注入和声子参与的间接电子复合
直接带隙半导体材料比间接带隙 半导体具有高很多的发光效率。 声子的参与使得电子复合时间变 长（0.25 s），此时间内电子和空 穴可以和材料内的缺陷态发生某 种非辐射的复合
光功能复合材料
光功能复合材料是指具有光学或光电功能特性的复合材料，它可 以由具有光功能特性的功能体与普通基体复合而成，也可以由具有光 功能特性的功能体与具有光功能特性的基体复合而成。
透光功能复合材料
通常所说的透光复合材料主要指玻璃纤维增强透明基体的复合材料， 其透明基体可以是透明的聚合物、玻璃、单晶或玻璃陶瓷等。 透明玻璃纤维增强塑料，俗称透明玻璃钢是目前最常用的聚合物基透光 复合材料，它是以玻璃纤维（直径6-10μm）与不饱和聚酯或丙烯酸酯复 合而成的一种新型的采光材料。
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光致变色复合材料
光致变色复合材料是指能在激发下产生变色作用的复合材料，它是 光功能复合材料中比较有特殊性的一类。
原理： 所谓光致变色是指一个单一化学物质A在受到某种波长光的照射时， 结构发生变化，形成B；若用另一种波长光照射或在热的作用下，物 质B又可以可逆地形成物质A。
光色玻璃
用玻璃作基体的光致变色复合材料
受激辐射（激光）(Stimulated Emission)
条件：电子占据数的反转，并且电子能够在高能态停留一定时间 产生过程：发射光子，能量 ；发射的光子可以激励第二个 电子的到低能级，同时位相相干；最终大量的光子产生。
LASER: light amplification by stimulated emission of radiation
光刻胶：由感光性化合物与高分子复合而成的。正性光刻胶在光照 时会发生分解，即是掩模透光的部分。用溶剂溶解后，未分解部分 的图案同掩膜的图案完全一致。负性胶在光照时发生聚合和交联反 应，溶剂处理后留下的部分是掩膜透光的部分，其图案同掩膜图案 正好相反。
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