功能材料PPT系列：光学材料

光学透镜常用光学材料性能说明及选用方法k9：K9（h-k9l，n-bk7）是最常用的光学材料。

可见，近红外（350-2000nm）具有优异的透过率，广泛应用于望远镜、激光等领域。

H-k9l（n-bk7）是制备高质量光学元件最常用的光学玻璃。

当不需要紫外熔融石英的额外优点（良好的透射率和紫外波段的低热膨胀系数）时，通常选择h-k9l。

紫外熔融石英：紫外熔融石英（JGS1，f_-silica）具有高的紫外到近红外（185-2100nm）的透射率和深紫外区域的高透射率，因此在紫外激光器中得到了广泛的应用。

此外，与h-k9l（n-bk7）相比，UV级熔融石英具有更好的均匀性和更低的热膨胀系数，这使得它特别适用于UV到近红外波段、高功率激光和成像。

氟化钙：氟化钙（CaF2）在180nm-8um波长范围内具有高透射率（尤其是在350nm-7um波长范围内，透射率超过90%）和低折射率（在180nm-8.0um工作波长范围内，折射率变化范围为1.35-1.51）。

因此，即使没有涂层，它也具有很高的透射率。

它通常用作光谱仪和透镜的窗口膜，也可用于热成像系统。

此外，由于其较高的激光损伤阈值，在准分子激光器中有很好的应用。

氟化钙的硬度高于氟化钡、氟化镁和其他类似物质。

氟化钡：氟化钡材料在200nm-11um范围内具有很高的透射率。

虽然这一特性与氟化钙相似，但氟化钡在10.0um后仍具有更好的渗透性，而氟化钙则呈线性下降；氟化钡更能抵抗高能辐射。

然而，氟化钡的缺点是耐水性差。

当暴露于水时，其性能在500℃时显著降低，但在干燥环境中，其可用于高达800℃的应用。

同时，氟化钡具有优良的闪烁性能，可以制成红外、紫外等多种光学元件。

应注意的是，在处理氟化钡制成的光学元件时，必须始终戴上手套，并在处理后彻底清洁双手。

氟化镁：氟化镁在许多紫外线和红外应用中很受欢迎，是波长范围为200nm-6um的应用的理想选择。

与其他材料相比，氟化镁在深紫外和远红外波长范围内特别耐用。

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一般认为，新材料有晶须材料、非晶材料、 一般认为，新材料有晶须材料、非晶材料、超 材料 材料 塑性合金、形状记忆材料、功能陶瓷、功能有机材 塑性合金、形状记忆材料、功能陶瓷、功能有机材 材料 陶瓷 材料、 材料等。 超导材料 碳纤维、能量转换材料等 料、超导材料、碳纤维、能量转换材料等。 新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料 新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 已经从结构材料转向功能材料。
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2、电学功能材料 例：防静电材料 磁带、 3、磁学功能材料 例：磁带、磁盘 音响设备、 4、声学功能材料 例：音响设备、仪器 高结晶材料、 5、力学功能材料 例：高结晶材料、超高强材料 显示、 6、热学功能材料 例：显示、测量 7、化学功能材料 分离功能材料 分离膜、 ①分离功能材料 例：分离膜、离子交换树脂 反应功能材料 高分子试剂、 ②反应功能材料 例：高分子试剂、高分子催化剂 生物功能材料 固定化酶、 ③生物功能材料 例：固定化酶、生物反应器 人工肾、 8、生物医学功能材料 例：人工肾、人工心肺 9、核功能材料
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1.1.3 功能材料的分类
目前主要是根据材料的物质性、或功能性、 目前主要是根据材料的物质性、或功能性、应用性 材料的物质性 进行分类。 进行分类。 （一）根据材料的物质性进行分类 1、金属功能材料 、 2、无机非金属功能材料 、 3、有机功能材料 、 4、复合功能材料 、
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（二）根据材料的功能性进行分类 按照材料的物理化学功能进行分类： 按照材料的物理化学功能进行分类： 1.光学功能材料 按在具体应用中所发挥的效能和作用） 光学功能材料（ 1.光学功能材料（按在具体应用中所发挥的效能和作用） 磷酸二氢钾、硫化锌、 ①非线性光学材料 例：磷酸二氢钾、硫化锌、碘酸钾 ②发光材料 例：高效稀土发光材料 尖晶石、 ③红外光学材料 例：尖晶石、蓝宝石 卤化银、 ④感光材料 例：卤化银、CdS等 等 红宝石、 ⑤激光材料 例：红宝石、氟化物晶体 半导体、磁性体、 ⑥光电功能材料 例：半导体、磁性体、电介质材料 ⑦声光功能材料 例：PbMoO4、TeO2、用于制造调制器等 、 、 ⑧磁光材料 例：尖晶石铁氧体 碲合金、 ⑨光记录材料 例：碲、碲合金、稀土类合金

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Chapter 2 Properties of materials §2.1 Mechanical property §2.2 Electrical property §2.3 Thermal property §2.4 Magnetic property §2.5 Optical property
§ 1.1 Concept and classification 1. Definition 定义 Functional materials：with excellent
electric, magnetic, thermal, sonic, mechanical, chemical and biochemical properties, can be transferred from each other and used as non-structural materials.
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1. 1 Nano metallic materials
Size: < 100nm Types: 纳米晶稀土永磁材料： 纳米晶稀土永磁材料 2000年，日本三荣化成株式会社 铁粉附着钕，磁场中烧结＋真空烧结 制得各向异性磁体 各向异性磁体
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磁性液体：铁磁流体，具有磁性及 具有磁性及 磁性液体 流动性（我国，钢铁研究总院） 流动性 由纳米级得脆性颗粒分散在载液中 形成稳定的胶体，在重力、离心力 在重力、 在重力 及强磁场作用下不分离。 及强磁场作用下不分离 1963年美国宇航局：解决太空服头 盔转动密封问题
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1. Functionally metallic materials
Some are developed and widely applied: 形状记忆合金：军事、汽车 Some are less developed but with potential opportunities: 超导合金材料、减振合金材料

功能材料的分类
功能材料是指根据其特定的物理、化学或电学性质，在某些应用领域
中发挥特定的功能的材料。

根据其性质和应用，功能材料可以分为以
下几类：
1. 电子材料：主要包括半导体、金属、陶瓷等。

半导体材料广泛应用
于电子器件中，如晶体管、太阳能电池等；金属材料则广泛应用于导体、电极等领域；陶瓷材料则主要应用于压敏电阻器、介质等。

2. 光学材料：主要包括光学玻璃、光学薄膜等。

光学玻璃具有高透明
度和优异的光学性能，广泛应用于镜头、棱镜等光学元件中；光学薄
膜则广泛应用于反射镜、滤波器等领域。

3. 磁性材料：主要包括铁氧体、钕铁硼等。

铁氧体广泛应用于变压器、传感器等领域；钕铁硼则广泛应用于永磁体中。

4. 功能陶瓷材料：主要包括氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等。

氧化铝陶瓷
具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性，广泛应用于机械零件、切削工
具等领域；氧化锆陶瓷则广泛应用于医疗器械、航空航天等领域。

5. 生物材料：主要包括生物陶瓷、生物塑料等。

生物陶瓷具有良好的
生物相容性和生物活性，广泛应用于人工关节、牙科修复等领域；生物塑料则广泛应用于医用注射器、输液袋等领域。

总之，功能材料在各个领域中都发挥着重要的作用，其分类也是多种多样的，不同的功能材料在不同的应用领域中都有着广泛的应用。