非晶态固体的应用

二、非晶态固体的应用

如果说：“非晶态固体很早就与人们的生活密切联系在一起了”，或许有人还要思考一番，但如果说到窗玻璃和各种玻璃制品，几乎人人都不会怀疑它们很早就是千家万户最普通的日常必需品了。玻璃，由于它具有各向同性、绝缘和低导热性、对可见光的透明性以及容易制成大面积的薄板或薄片，再加上经济耐用，已经成了各种现代建筑和交通工具不可替代的结构材料。

如果说玻璃用于建筑是个老话题，那么用于通讯的光导纤维则是玻璃家族的新成员。现在用si-ge玻璃制成的高纯度和高均匀性的玻璃纤维，同时也具有高透明性，对光的衰减可以低到0.3 db⋅km-1 ，几乎就是光的理想导线，这是其他材料所无法替代的。根据全反射的需要，应在超透明的si-ge玻璃芯线纤维外面同轴地包覆一层折射率比芯线低的玻璃。为使光脉冲在传播过程中不发生散射，现已制成折射率递变的玻璃纤维，就是在这种纤维中折射率自芯线的轴线呈辐射状从内向外逐渐降低。随着光纤通讯的发展，目前传播围绕我们星球的电话信号所用的大部分铜线，正在逐步被玻璃纤维所取代。

在现代社会中，应用最普遍的非晶态固体是有机聚合物，主要包括有机玻璃、各种塑料和合成纤维等，它们已经深入到了几乎所有的技术领域和人们的日常生活之中。不仅用于制作形形色色的日用品，也是重要的结构材料，而且还有许多特殊的用途。导电塑料可用于塑料电池、抗静电防护和电子器件。高吸水性塑料可用于医疗、食品保鲜和无土栽培。针对塑料废弃物所造成的世界性公害，各类可降解塑料应运而生，主要有生物降解塑料、化学降解塑料和光照降解塑料。高效分离膜可用于从混合物中有选择地提取所需要的物质，包括固体、液体和气体，从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规模使用阶段。在隐形飞机的机体结构中有多处采用了高分子聚合材料，如用多种玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维混杂织物增强的热塑性树脂复合材料制作机身、机翼和垂尾结构中的承力较小的部分。生物高分子材料已经用于除脑、胃和部分内分泌器官以外的各种人工器官的制作，其中绝大部分材料都属于非晶态固体的有机聚合物。

静电复印机的核心部件是一个大面积的薄膜光电导元件，它是一种非晶态固体材料，一般是将se或as2s3 用真空镀膜的方法淀积在金属衬底上形成的厚度在50 m的硫系玻璃薄膜。这种材料在黑暗处是很好的绝缘体，对红外光具有良好的透明性，而对可见光有强烈的吸收作用。

富te和ge-te半导体玻璃具有一种奇特的性质，就是在电场的作用下会转变为晶体。这种材料的晶态和非晶态虽然都属于半导体，但是电导率有很大差异。在一个电流脉冲作用下，受脉冲作用的部分会立即由电导率低的玻璃转变为电导率高的晶体，若再加一个短电流脉冲，晶体又立即转变为玻璃。人们预计，这种材料可以用做计算机的记忆元件，并且用激光脉冲代替电流脉冲更为适宜。

软磁非晶态合金(常称为铁磁玻璃，如fe0.8 b0.2 、fe0.7 p0.2 c0.1 和co0.8fe0.1 b0.1 等)目前已有多方面重要应用，因为它们具有一系列宝贵性能，如有光泽，硬度大，强度高和耐腐蚀等。既具有高饱和磁化强度、高磁导率和低矫顽力，同时也具有高的机械硬度，这是一般金属材料不可能达到的，而非晶态合金却可以将两者融合于一身。现已用于制作电唱机拾音器卡盘、录音磁头、磁屏蔽和磁传感器等。软磁非晶态合金的另一重要应用是制作变压器磁芯，它与硅钢片相比，损耗仅是后者的五分之一，具有十分可观的节能效果。

可以认为，人类利用非晶态固体材料的黄金时代已经来到了。