《机械工程材料(第4版)》教学课件第10章功能材料.ppt

1、第十章第十章 功能材料功能材料FUNCTIONAL MATERIALS 第一节第一节 概述概述 一、什么是功能材料一、什么是功能材料以特殊的电、磁、声、光、热、力、化以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物学等性能作为主要性能指标的材料学及生物学等性能作为主要性能指标的材料 二、功能材料的分类二、功能材料的分类按应用领域按应用领域按使用性能按使用性能 金金 属属 功功 能能 材材 料料陶陶瓷瓷功功能能材材料料高高分分子子功功能能材材料料复复合合功功能能材材料料电电工工材材料料能能源源材材料料信信息息材材料料光光学学材材料料仪仪器器仪仪表表材材料料航航空空航航天天材材料料光光功功能能材材料料隐

2、隐形形材材料料热热功功能能材材料料声声功功能能材材料料电电功功能能材材料料磁磁功功能能材材料料按化学成分按化学成分THE END第二节第二节 电功能材料电功能材料 一、固体的能带理论简介一、固体的能带理论简介利用其电学性能或各种电效应的材料利用其电学性能或各种电效应的材料 1.1.能带的形成能带的形成 大量原子组成晶体时，各个原子的电子云重大量原子组成晶体时，各个原子的电子云重叠而使能级分裂。由叠而使能级分裂。由N 个原子组成的晶体，个原子组成的晶体，N 个个相同能级构成一个连续的能量带相同能级构成一个连续的能量带能带能带能级能级能带能带能级重叠能级重叠能带理论能带理论禁带：能带之间不存在电子

3、能级禁带：能带之间不存在电子能级的区域。的区域。价带：价电子填充的能带。价带：价电子填充的能带。空带：价带上面的能带。空带：价带上面的能带。导带：最靠近价带的空带。导带：最靠近价带的空带。空带空带（导带）（导带）禁带禁带价带价带满带满带满带满带1s2s2p3s 2.2.绝缘体、导体、半导体的能带结构比较绝缘体、导体、半导体的能带结构比较THE END能隙能隙价带与导带之间的能量间隙称为能隙，也称禁价带与导带之间的能量间隙称为能隙，也称禁带宽度，其大小用带宽度，其大小用Eg表示。表示。绝缘体：能隙较大绝缘体：能隙较大 导体：能隙为零导体：能隙为零 半导体：能隙较小半导体：能隙较小价带价带导带导带

4、能隙能隙 二、半导体二、半导体 1.1.本征半导体本征半导体半导体半导体本征半导体本征半导体掺杂半导体掺杂半导体高纯度的不掺有杂质的半导体高纯度的不掺有杂质的半导体.如如Si、Ge导导电电性性温温 度度本征半导体的导电性随温度的变化示意图本征半导体的导电性随温度的变化示意图本征半导体本征半导体的电导率随的电导率随温度的变化温度的变化 2.2.掺杂半导体掺杂半导体向本征半导体中掺入少量特定杂质的半导体向本征半导体中掺入少量特定杂质的半导体.掺杂半导体掺杂半导体n 型半导体型半导体p 型半导体型半导体1)1)n 型半导体型半导体向本征半导体中掺入向本征半导体中掺入少量少量A族（族（P、As、Sb）

5、杂质的半导体。杂质的半导体。n 型半导体的导电性型半导体的导电性随温度的变化示意图随温度的变化示意图2)2)p 型半导体型半导体向本征半导体中掺入少量向本征半导体中掺入少量A族（族（B、Al、Ga、In）杂质的半导体。）杂质的半导体。p 型半导体型半导体电导率随温度的变化电导率随温度的变化与与 n 型半导体的相似型半导体的相似3)3)p-n 结结p 型或型或 n 型半导体不能直接用来制造半导体器件，型半导体不能直接用来制造半导体器件，必须制备成必须制备成 p-n 结，才具有单向导电特性结，才具有单向导电特性1)1)元素半导体元素半导体 3.3.常用半导体材料常用半导体材料Si、Ge、Se、Te

6、SiSi是制造大规模集成电路的关键材料。是制造大规模集成电路的关键材料。2)2)化合物半导体化合物半导体GaAs、CdS、GeS等等应用最广泛的是应用最广泛的是SiSi。N N型半导体型半导体P P型半导体型半导体掺杂掺杂P-NP-N结结化合物半导体的应用化合物半导体的应用(GaAs)制备发光二极管，优点是发光效率高、低电压、小电流、制备发光二极管，优点是发光效率高、低电压、小电流、低功耗、高速响应和高亮度等，容易与晶体管集成电路匹低功耗、高速响应和高亮度等，容易与晶体管集成电路匹配，用于固体显示器、信号显示、文字显示等。配，用于固体显示器、信号显示、文字显示等。还可以用于微波及毫米波的放大、

7、震荡调制和还可以用于微波及毫米波的放大、震荡调制和高速逻辑电路等。高速逻辑电路等。特点及应用：特点及应用：物理性能随着成分连续变化，可制成高速响应器件、物理性能随着成分连续变化，可制成高速响应器件、满足高频调制、外差探测和光通信等；满足高频调制、外差探测和光通信等；目前最重要的红外探测器材料，可覆盖目前最重要的红外探测器材料，可覆盖1-251-25m mm的的红外波段。红外波段。3)3)固溶体半导体固溶体半导体Bi-Sb二元系二元系多元系多元系Hg-Cd-TeGa-As-P应用最多应用最多 三、超导材料三、超导材料 1.1.超导现象超导现象材料的电阻随温度降低而减小，并最终呈现材料的电阻随温度

8、降低而减小，并最终呈现零电阻零电阻TC超导临界温度超导临界温度超导材料：具有超超导材料：具有超导特性的材料。导特性的材料。2.2.超导体的基本特性超导体的基本特性1)1)零电阻零电阻闭合回路中电流永久流动闭合回路中电流永久流动2)2)抗磁性抗磁性(迈斯纳效应迈斯纳效应)3)3)约瑟夫森效应约瑟夫森效应电子可穿过超导体中电子可穿过超导体中的绝缘体夹层的绝缘体夹层(1nm)JC临界电流密度临界电流密度HC临界磁场强度临界磁场强度磁悬浮 3.3.常用超导材料常用超导材料1)1)元素超导体元素超导体 共共26种：种：Ti，Zr TC太低（最高的太低（最高的Nb,9.2K）,无实用价值无实用价值2)2)

9、合金超导体合金超导体 （23.2K）,Ti-Nb 系合金（系合金（10K）GeNb3 强度高，强度高，HC低，低，早期应用早期应用JC高，高，3)3)金属间化合物超导体金属间化合物超导体 脆性大，不易加工成带材、线材脆性大，不易加工成带材、线材 （18.3K）,Nb3SnHC 比合金超导体高比合金超导体高4)4)陶瓷超导体陶瓷超导体 YBaCuO（90K）,BiCrCoCuO（110K）,TiBaCaCuO（120K）可在液氮温度（可在液氮温度（77K77K），称为高温超导体），称为高温超导体 可望实用可望实用5)5)高分子超导体高分子超导体 在数亿帕气压下，可超导，但在数亿帕气压下，可超导，

10、但 低（低（10K10K）TC 4.4.超导材料应用举例超导材料应用举例科技部门户网站科技部门户网站 2011年年11月月16日日 来源：科技部来源：科技部超导磁体的场强很强超导磁体的场强很强,成成本和运转费用低本和运转费用低,一个直一个直径为径为3.53.5米米,磁感强度为磁感强度为2 2特的超导磁体和常规铜特的超导磁体和常规铜线绕成磁体相比线绕成磁体相比,超导体超导体的建造和运转总费用是的建造和运转总费用是262262万美元万美元,常规的是常规的是638638万美元。万美元。THE END德国的常导磁浮列车20042004年我国自制的新原理超导磁浮列车年我国自制的新原理超导磁浮列车日本的超

11、导磁浮列车日本的超导磁浮列车磁浮列车磁浮列车超导电机超导电机超导电缆超导电缆THE END强磁场处理种子强磁场处理种子超导磁分离装置超导磁分离装置THE END在军事工业中的应用在军事工业中的应用THE END 1.1.软磁材料的特性软磁材料的特性 一、软磁材料、软磁材料在外磁场作用下很容易磁化，在外磁场作用下很容易磁化，去掉外磁场时又很容易去磁的磁性去掉外磁场时又很容易去磁的磁性材料。材料。高磁导率，高的磁感高磁导率，高的磁感应强度、低矫顽力应强度、低矫顽力较高电阻、反复磁化、退磁较高电阻、反复磁化、退磁电能损耗小电能损耗小第三节第三节 磁功能材料磁功能材料 2.2.常用软磁材料常用软磁材料

12、1)1)电工纯铁电工纯铁2)2)硅钢片硅钢片3)Fe-Al3)Fe-Al合金合金4)4)铁氧体软磁材料铁氧体软磁材料适用于直流变压器铁芯适用于直流变压器铁芯%04.0Cw适用于交流变压器铁芯适用于交流变压器铁芯%5.4%5.0Siw%16%6Alw适用于弱磁场变压器铁芯适用于弱磁场变压器铁芯以以 为主要成分的复相氧化物，广泛用为主要成分的复相氧化物，广泛用于广播、通讯和电视工业，是制作磁性天线、于广播、通讯和电视工业，是制作磁性天线、中周变压器、增感线圈、电视聚集线圈的重中周变压器、增感线圈、电视聚集线圈的重要材料要材料Fe2O3 1.1.硬磁材料的特性硬磁材料的特性 二、硬磁材料二、硬磁材料

13、在外磁场作用下不容易磁化，去掉在外磁场作用下不容易磁化，去掉外磁场时又不容易去磁的磁性材料。外磁场时又不容易去磁的磁性材料。低磁导率，高矫顽力低磁导率，高矫顽力 2.2.常用硬磁材料常用硬磁材料1)1)铝镍钴系（铝镍钴系（Fe-Ai-Ni-Co,阿尔尼科）阿尔尼科）良好的磁特性和热稳定性，剩磁高，磁能面积大，矫良好的磁特性和热稳定性，剩磁高，磁能面积大，矫顽力适中。硬而脆，难加工。铸造或粉末烧结成形。顽力适中。硬而脆，难加工。铸造或粉末烧结成形。剩磁高、磁滞损耗大、抗干扰性好剩磁高、磁滞损耗大、抗干扰性好3)3)稀土系永磁（钕铁硼永磁合金，磁王）稀土系永磁（钕铁硼永磁合金，磁王）与金属因此材料

14、相比，电阻大、涡流损失小，成本低，与金属因此材料相比，电阻大、涡流损失小，成本低，耐化学腐蚀耐化学腐蚀稀土元素与过渡族金属稀土元素与过渡族金属Fe、Co、Cu、Zr等或非金属元等或非金属元素素B、C、N等组成的化合物。等组成的化合物。2)2)铁氧体硬磁材料（铁氧体硬磁材料（BaFe12O9 ，钡恒磁），钡恒磁）高矫顽力，磁能面积最大，而且体积小、重量轻、比功高矫顽力，磁能面积最大，而且体积小、重量轻、比功率大、效率高、成本较低率大、效率高、成本较低硬磁材料的应用实例硬磁材料的应用实例可以单独使用或者组成磁器件，在发电机、发动机、测量仪器、发可以单独使用或者组成磁器件，在发电机、发动机、测量仪器

15、、发声装置、微波器件、质谱仪、核磁共振成像仪等。声装置、微波器件、质谱仪、核磁共振成像仪等。需要需要1010吨的钕铁硼永磁铁吨的钕铁硼永磁铁石油管中的除腊装置：在油管中形成磁石油管中的除腊装置：在油管中形成磁路，原油经过时腊不易析出，减少了油路，原油经过时腊不易析出，减少了油井因清腊而停产的次数。井因清腊而停产的次数。美国发现号航天飞机的磁质谱仪用美国发现号航天飞机的磁质谱仪用60006000块块钕铁硼永磁铁构成质量达钕铁硼永磁铁构成质量达2 2吨的关键部件。吨的关键部件。核磁共振核磁共振成像仪成像仪三三 磁致伸缩材料磁致伸缩材料1 1 磁致伸缩现象磁致伸缩现象磁性材料在外磁场作用下产生伸长或

16、者缩短的现象。磁性材料在外磁场作用下产生伸长或者缩短的现象。2 2 常用的磁致伸缩材料常用的磁致伸缩材料（1 1）金属磁致伸缩材料）金属磁致伸缩材料Fe-CoFe-Co（49%49%）-V-V（2%2%）8%Al-Fe8%Al-Fe46%Ni-Fe46%Ni-FeNiNi：电阻低、涡流损耗大、高疲劳强度、耐蚀性好：电阻低、涡流损耗大、高疲劳强度、耐蚀性好主要用于主要用于100W100W以下的超声装置中以下的超声装置中高的饱和感应强度、高居里温度，适合大功率装置高的饱和感应强度、高居里温度，适合大功率装置(2)(2)磁致伸缩谐振子及其应用磁致伸缩谐振子及其应用利用磁致伸缩特性制备磁致伸缩谐振子，

17、实现电能和利用磁致伸缩特性制备磁致伸缩谐振子，实现电能和机械能的相互转换。机械能的相互转换。典型应用：产生超声波典型应用：产生超声波超声波装置超声波装置医学医学B B超影像超影像超声波确定位置超声波确定位置第四节 热功能材料 热功能材料：随着温度的变化，有些材料的某些物理性能发生变化，比如热胀冷缩、形状记忆效应和热电效应等，将其称为热功能材料。热功能材料形状记忆材料膨胀材料测温材料一一 形状记忆合金形状记忆合金 1 1 问题的提出问题的提出 19691969年年7 7月月2020日晚上日晚上1010时时5656分，全世界分，全世界数以万计的科学家，数以亿计的公众凝视着数以万计的科学家，数以亿计

18、的公众凝视着电视屏幕，关注着那远在电视屏幕，关注着那远在3838万公里以外、乘万公里以外、乘坐坐“阿波罗阿波罗”1111号登月舱的美国宇航员阿号登月舱的美国宇航员阿姆姆斯特朗在月球上踏下的第一个人类的脚印，斯特朗在月球上踏下的第一个人类的脚印，谛听着这位勇士从月宫里传回的富于哲理的谛听着这位勇士从月宫里传回的富于哲理的声音：声音：“对一个人来说，这是一小步；但对一个人来说，这是一小步；但对对人类来说，这是跨了一大步人类来说，这是跨了一大步”。历史事件回放历史事件回放 提两个问题提两个问题 宇航员的形象和声音是怎宇航员的形象和声音是怎么从月球上返回来的呢？么从月球上返回来的呢？天线可是一个直径数

19、米的庞天线可是一个直径数米的庞然大物，怎么能够装在小小然大物，怎么能够装在小小的登月舱送上太空呢？的登月舱送上太空呢？形状记忆现象（一个演示实验）形状记忆现象（一个演示实验）主要内容主要内容形状记忆效应形状记忆效应形状记忆原理简介形状记忆原理简介常用形状记忆合金常用形状记忆合金形状记忆合金应用举例形状记忆合金应用举例做一个工程设计练习做一个工程设计练习THE END 2 2 形状记忆现象形状记忆现象演示实验演示实验 3 3 形状记忆原理简介形状记忆原理简介冷却冷却加热加热形状记忆功能与合金形状记忆功能与合金在某一个临界温度以在某一个临界温度以上加热后快冷母相转上加热后快冷母相转变成热弹性马氏体

20、有变成热弹性马氏体有关。再次加热，热弹关。再次加热，热弹性马氏体不分解而是性马氏体不分解而是直接转变成目相的晶直接转变成目相的晶格结构。格结构。形状记忆原理形状记忆原理单单 程程双双 程程全全 程程低温变形低温变形初始状态初始状态加加 热热冷冷 却却 4 4 形状记忆效应形状记忆效应 合金处于低温相时变形合金处于低温相时变形,加热到临界温度加热到临界温度(逆相变点逆相变点)通过逆相变恢复其原始形状，称之通过逆相变恢复其原始形状，称之为形状记忆效应。包括单程记忆效应、双程记为形状记忆效应。包括单程记忆效应、双程记忆效应、全程记忆效应。忆效应、全程记忆效应。单程记忆效应单程记忆效应 5 5、常用形

21、状记忆合金、常用形状记忆合金 (1)1)Ti-Ni 系合金系合金Ti-Ni 系合金系合金Cu 系合金系合金Fe 系合金系合金常用形状记忆合金常用形状记忆合金 的的Ti-Ni 合金是最合金是最早成功应用的实用合金，也是目前用量最大的早成功应用的实用合金，也是目前用量最大的形状记忆合金。它具有很高的抗拉强度和疲劳形状记忆合金。它具有很高的抗拉强度和疲劳强度及很好的耐蚀性，且密度较小。强度及很好的耐蚀性，且密度较小。%06.56%08.54Niw Ti-Ni-Nb、Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Fe 等是新型等是新型的形状记忆合金。的形状记忆合金。Ti-Ni 系合金性能优良系合金性能优良,但成本高、

22、难加工但成本高、难加工 Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al 是比较实用的是比较实用的 Cu 系系形状记忆合金。形状记忆合金。（2 2）Cu 系合金系合金 与与Ti-Ni 合金相比，合金相比，Cu-Ni-Al 功能要差一功能要差一些，但加工容易，成本低。些，但加工容易，成本低。Fe 系形状记忆合金主要有系形状记忆合金主要有 Fe-Pt、Fe-Pd、Fe-Ni-Co-Ti、Fe-Ni-C、Fe-Mn-Si 等系列合金等系列合金 （3 3）Fe 系合金系合金 Fe 系形状记忆合金的成本比系形状记忆合金的成本比 Ti-Ni 系合金及系合金及 Cu 系系合金低得多，且易于加工，合金低得多，且易于加工，具

23、有明显的竞争优势。具有明显的竞争优势。中国科技馆里有中国科技馆里有一件展品一件展品,名叫名叫“魔魔力力水车水车”.你看，一个你看，一个大大大的轮子大的轮子,没有任何没有任何驱动力驱动力,但它却在自但它却在自动地、永不停息地旋动地、永不停息地旋转着转着.你一定会感到你一定会感到很奇怪很奇怪,为什么它会为什么它会无动力地自动旋转？无动力地自动旋转？6 6 形状记忆合金应用举例形状记忆合金应用举例（1 1）“魔力水车魔力水车”“魔力水车魔力水车”的叶片是用有双程记忆功能的叶片是用有双程记忆功能的形状记忆合金片制作的，能记住自己两个温的形状记忆合金片制作的，能记住自己两个温度时的形状。水槽里的水有度时

24、的形状。水槽里的水有6060左右，叶片入左右，叶片入水后，它要回到水后，它要回到6060温度时的形状。在形状变温度时的形状。在形状变化的过程中，叶片对水有一个作用力，水对叶化的过程中，叶片对水有一个作用力，水对叶片的反作用力就使轮子旋转起来。当叶片出水片的反作用力就使轮子旋转起来。当叶片出水冷却后，叶片会恢复到低温时的形状。叶片的冷却后，叶片会恢复到低温时的形状。叶片的形状在这两个温度之间循环变化，就使轮子自形状在这两个温度之间循环变化，就使轮子自动地永不停息地旋转。动地永不停息地旋转。THE END（2 2）临临床床医医学学中中的的应应用用记忆合金肋骨骨折接骨板记忆合金肋骨骨折接骨板 （3

25、3）日常生活中的应用）日常生活中的应用（4 4）机械工程方面的应用）机械工程方面的应用管接头和紧固件管接头和紧固件形状记忆合金最早的工程应用形状记忆合金最早的工程应用套管套管第一步：用形第一步：用形状记忆合金加状记忆合金加工套管，套管工套管，套管内径比连接管内径比连接管外径小外径小4%4%。第二步：低温下将第二步：低温下将形状记忆合金加工形状记忆合金加工套管扩径约套管扩径约8%8%。第三步：低温下将第三步：低温下将连接管从两端插入连接管从两端插入到套管中。到套管中。第四步：温度升高，第四步：温度升高，套管收缩到原来尺套管收缩到原来尺寸，形成紧固连接。寸，形成紧固连接。美国在某种喷气式战斗机的油

26、压系统中便使用了一种镍美国在某种喷气式战斗机的油压系统中便使用了一种镍-钛合金钛合金接头，从未发生过漏油、脱落或破损事故。接头，从未发生过漏油、脱落或破损事故。（5 5）航空航天方面的应用）航空航天方面的应用制造碗状月面天线制造碗状月面天线怎样用形状记忆合金铆钉将两块板铆接？怎样用形状记忆合金铆钉将两块板铆接？(6)(6)工程设计练习工程设计练习二二 膨胀材料膨胀材料1 1 热膨胀热膨胀材料的长度和体积随温度的材料的长度和体积随温度的升高而增加的现象。升高而增加的现象。热膨胀热膨胀的本质的本质原子间的平均原子间的平均距离随温度的距离随温度的升高而增大。升高而增大。取决于原子间的取决于原子间的结

27、合键的强弱结合键的强弱陶瓷材料陶瓷材料热膨胀系数最小热膨胀系数最小0.50.5 1515 1010-6-6 K K-1-1金属材料金属材料热膨胀系数适中热膨胀系数适中5 25 10-6 K-1高分子材料高分子材料热膨胀系数最大热膨胀系数最大50 300 10-6 K-11 1 低膨胀材料（因瓦合金）低膨胀材料（因瓦合金）膨胀系数比较小的材料膨胀系数比较小的材料应用：精密仪器、标准量具、微波谐振腔等。应用：精密仪器、标准量具、微波谐振腔等。2 2 低膨胀材料（可伐合金）低膨胀材料（可伐合金）在一定温度范围内具有一定膨胀系数的材料。在一定温度范围内具有一定膨胀系数的材料。应用：主要用来与玻璃、陶瓷

28、等材料相封接，要求与被封接的材应用：主要用来与玻璃、陶瓷等材料相封接，要求与被封接的材料的膨胀系数相匹配。料的膨胀系数相匹配。3 3 双金属材料双金属材料由膨胀系数不同的两种金属片沿层面焊合在一起的叠由膨胀系数不同的两种金属片沿层面焊合在一起的叠层材料，较高膨胀系数的金属层为主动层，较低膨胀层材料，较高膨胀系数的金属层为主动层，较低膨胀系数的金属层为被动层。系数的金属层为被动层。较高较高膨胀系数的金膨胀系数的金属层为属层为主动层主动层较低较低膨胀系数的金膨胀系数的金属层为属层为被动层被动层双金属受热膨胀弯曲，将热能转换成机械能。双金属受热膨胀弯曲，将热能转换成机械能。作为测量和控制仪表的传感元

29、件。作为测量和控制仪表的传感元件。第五节第五节 光功能材料光功能材料 主要内容主要内容 固体激光材料固体激光材料 光导纤维光导纤维一一 固体激光材料固体激光材料1 激光的产生激光的产生受激辐射：在外界光子的作用下，受激辐射：在外界光子的作用下，电子在不同能级电子在不同能级E1和和E2之间跃迁，之间跃迁，并放出一个能量为并放出一个能量为hEE2 2EE1 1的光子，的光子，称为称为受激受激辐射辐射激光产生的条件：使高能级的原子数大于低能级的原激光产生的条件：使高能级的原子数大于低能级的原子数，以使受激辐射的几率大于光子被吸收的几率，子数，以使受激辐射的几率大于光子被吸收的几率，这是产生激光的必要

30、条件，也成为粒子数反转。这是产生激光的必要条件，也成为粒子数反转。产生激光后还需要光谐振器，使光子不断增值，最后产产生激光后还需要光谐振器，使光子不断增值，最后产生位相向相同的单色光，才是具有实用价值的激光。生位相向相同的单色光，才是具有实用价值的激光。E1E2E2E12 典型的固体激光材料典型的固体激光材料（1）红宝石激光晶体）红宝石激光晶体单晶刚玉（单晶刚玉（a-Al2O3）掺如）掺如Cr 3+激激活离子实现粒子数反转组成。活离子实现粒子数反转组成。主要优点：坚硬、稳定、导热性好、抗破坏能力强，对入射光主要优点：坚硬、稳定、导热性好、抗破坏能力强，对入射光的吸收性好。的吸收性好。它可产生可

31、见光至红光波长的激光，肉眼可见，对于绝大多数各它可产生可见光至红光波长的激光，肉眼可见，对于绝大多数各种光敏材料和光电探测元件，也都易于进行探测和定量测量。种光敏材料和光电探测元件，也都易于进行探测和定量测量。应用：激光器的基础研究、激光光谱学、非线性光学、激应用：激光器的基础研究、激光光谱学、非线性光学、激光照相、全息技术、激光雷达与测试技术等。光照相、全息技术、激光雷达与测试技术等。2 钕钇铝石榴石激光晶体钕钇铝石榴石激光晶体Y3Al5O12为基体，为基体，Nd 3+作为激活离子作为激活离子性能特点：力学、光学和热学性能良好，缺点是工作性能特点：力学、光学和热学性能良好，缺点是工作粒子在激

32、光跃迁高能级上不易得到大量积累，激光储粒子在激光跃迁高能级上不易得到大量积累，激光储能较低。能较低。应用：常温下连续工作、较大功率的固体激光器，用应用：常温下连续工作、较大功率的固体激光器，用于激光测距仪和制导用激光照明器。于激光测距仪和制导用激光照明器。二二 光导纤维光导纤维1 光导纤维的构成光导纤维的构成纤心纤心+包层包层入射角小于临界入射角小于临界值发生全反射值发生全反射折射率低折射率低折射率高折射率高2 常用的光纤材料常用的光纤材料光纤包层用折射率较低的石英玻光纤包层用折射率较低的石英玻璃、多组分玻璃和塑料制成璃、多组分玻璃和塑料制成.光纤纤心用折射率较高的高透明光纤纤心用折射率较高的高透明二氧化硅玻璃、多组分玻璃和塑二氧化硅玻璃、多组分玻璃和塑料制成料制成.应用：光通信，越洋海底电缆等，改变了社会交流应用：光通信，越洋海底电缆等，改变了社会交流和通信方式。和通信方式。