材料学基础第七章

1、材料学基础第七章 现代功能材料与信息材料Functional & Communicational Material问题一：现代功能材料有哪些基本类型？问题二：现代信息材料包括哪些？材料学基础7.1 磁性材料Magnetism Materials问题一：为什么有的磁性材料天生就有磁性？问题二：为什么有的磁性材料必须通电以后才有磁性？材料学基础软磁材料磁性材料磁记录材料硬磁材料一、软磁材料指在磁场中被磁化后能够显示磁性，磁场撤除之后磁性基指在磁场中被磁化后能够显示磁性，磁场撤除之后磁性基本消失的一类铁磁物质。本消失的一类铁磁物质。通常软磁材料的矫顽力通常软磁材料的矫顽力Hc0.8 kA/m

2、材料学基础1. 软磁材料性能的基本要求软磁材料性能的基本要求 贮能高贮能高要求单位体积中贮存的磁能量要高，一般要求要求单位体积中贮存的磁能量要高，一般要求材料具有高的饱和磁感应强度材料具有高的饱和磁感应强度Bs或剩余磁感应强度或剩余磁感应强度Br。 灵敏度高灵敏度高要求在很小的磁场强度下能获得较高的起始要求在很小的磁场强度下能获得较高的起始磁导率磁导率 i和最大磁导率和最大磁导率 m。这一要求对用于信息传输的元。这一要求对用于信息传输的元件是很重要的，因为它们一般在弱磁场下工作。件是很重要的，因为它们一般在弱磁场下工作。 效率高效率高要求矫顽力要求矫顽力Hc值低，电阻率值低，电阻率 高。较低的

3、高。较低的Hc和和较高的较高的 有利于降低磁滞损耗和涡流损耗，其结果显著降低有利于降低磁滞损耗和涡流损耗，其结果显著降低了反复磁化的损耗。了反复磁化的损耗。 回线矩形比高回线矩形比高以保证噪音小，信号不失真等。以保证噪音小，信号不失真等。 稳定性好稳定性好要求磁性不随外界条件的变化而改变，其变要求磁性不随外界条件的变化而改变，其变化率越小则稳定性越好。化率越小则稳定性越好。 BrO-HcHc-BrBH图3.1软磁材料的磁滞回线Bs-Bs材料学基础2. 软磁材料的种类软磁材料的种类l 电工用纯铁电工用纯铁含碳量含碳量wc n2光的全反射原理光的全反射原理n1n2折射率折射率 n1 n2光在光学纤

4、维中的传输路径光在光学纤维中的传输路径材料学基础包层包层包层包层包层包层包层包层包层包层包层包层纤芯纤芯纤芯纤芯ABCABCA折射率分布折射率分布折射率分布折射率分布折射率分布折射率分布a)n2 n1n2 n1n2 n1b)c)光纤的种类和光的传播光纤的种类和光的传播a) 阶跃型多模光纤（阶跃型多模光纤（SI光纤）光纤）b) 梯度型多模光纤（梯度型多模光纤（GI光纤）光纤）c) 单模光纤（单模光纤（SM光纤光纤）材料学基础四、信息显示材料 信息显示材料是把人们看不到的电学信息转变为可见信息显示材料是把人们看不到的电学信息转变为可见的光学信号的一种光功能材料。信息显示可分为主动显示的光学信号的一

5、种光功能材料。信息显示可分为主动显示和被动显示两种，在主动显示中，像元本身就是光源，可和被动显示两种，在主动显示中，像元本身就是光源，可以发射反映信号特点的光，这种显示方式白天黑夜都能使以发射反映信号特点的光，这种显示方式白天黑夜都能使用；在被动显示中像元只能靠环境光的照射而显示出来，用；在被动显示中像元只能靠环境光的照射而显示出来，这种显示方式只能在白天或有照明的地方使用。这种显示方式只能在白天或有照明的地方使用。 信息显示材料主要有两类：一是主动显示用的发光材信息显示材料主要有两类：一是主动显示用的发光材料，如阴极射线发光材料和场致发光材料等；二是被动式料，如阴极射线发光材料和场致发光材料

6、等；二是被动式显示用的材料，如液晶、电着色材料和电泳材料等。显示用的材料，如液晶、电着色材料和电泳材料等。 材料学基础 1 1主动式显示发光材料主动式显示发光材料 这类材料主要有阴极射线发光材料和场致发光材料两这类材料主要有阴极射线发光材料和场致发光材料两种。种。 阴极射线发光材料阴极射线发光材料 目前，最常用的阴极射线发光材料是目前，最常用的阴极射线发光材料是CRTCRT荧光材料，荧光材料，它一般是在合适的基质材料中有选择地掺入微量杂质构成它一般是在合适的基质材料中有选择地掺入微量杂质构成的，这些微量杂质也称为激活剂，起着发光中心的作用，的，这些微量杂质也称为激活剂，起着发光中心的作用，发光

7、中心的能级结构决定了发光的颜色。发光中心的能级结构决定了发光的颜色。 材料学基础 场致发光材料场致发光材料 能够在电场作用下而发光的材料称为场致发光材料。场能够在电场作用下而发光的材料称为场致发光材料。场致发光材料也是由合适的基质材料中有选择地掺入微量杂质致发光材料也是由合适的基质材料中有选择地掺入微量杂质作为发光中心而构成的。通常，场致发光材料都是半导体，作为发光中心而构成的。通常，场致发光材料都是半导体，在电场的作用下电子从电极进入发光半导体中，并被半导体在电场的作用下电子从电极进入发光半导体中，并被半导体内的电场加速，能量增加。当其与发光中心或基质原子碰撞内的电场加速，能量增加。当其与发

8、光中心或基质原子碰撞时，就会将一部分能量传递给发光中心或基质原子的电子，时，就会将一部分能量传递给发光中心或基质原子的电子，从而使发光中心激发。当发光中心从激发态跃迁到基态时，从而使发光中心激发。当发光中心从激发态跃迁到基态时，就发射出光来。就发射出光来。 材料学基础 2被动式显示材料被动式显示材料 被动式显示材料主要是液晶材料。被动式显示材料主要是液晶材料。 到目前为止，已知的液晶材料都是有机化合物，它是处到目前为止，已知的液晶材料都是有机化合物，它是处于液相和固相之间的一种中间相。于液相和固相之间的一种中间相。材料学基础 液晶的扭曲向列型效应是利用电场的开和关来改变液晶的分子取液晶的扭曲向

9、列型效应是利用电场的开和关来改变液晶的分子取向，从而改变反射或透射光的偏振面，所以在有电场区和无电场区内向，从而改变反射或透射光的偏振面，所以在有电场区和无电场区内它反射或透射光的程度是不一样的，这样一来就可以通过电场的形状它反射或透射光的程度是不一样的，这样一来就可以通过电场的形状把字符或图像显示出来。利用扭曲向列型效应可以实现黑白显示。有把字符或图像显示出来。利用扭曲向列型效应可以实现黑白显示。有一些多色染料分子具有各向异性，分子的取向不同，它所透过的颜色一些多色染料分子具有各向异性，分子的取向不同，它所透过的颜色也不同。把这些多色染料分子（宾）与液晶（主）混合，利用液晶分也不同。把这些多色染料分子（宾）与液晶（主）混合，利用液晶分子在外界电场作用下改变方向的特性就可以改变多