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嘉峪检测网 2018-12-12 09:59
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,发展长寿命、低成本、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。
透光功能复合材料
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:
平板及波形板
夹层结构采光板
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。散射是发生在材料内部折射率改变的界面上的光反射。这些界面包括材料内部的相界面、表面、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避免杂质掺入。其验证主要是测试其透光率是否满足要求,其次再考虑其力学性能及其他性能(如耐老化性能)。
透光功能复合材料是一种非均质透光材料,结合了透光材料和结构材料的特点,具有比普通玻璃更优异的力学性能,可以制成各种采光制品,代替玻璃等普通采光材料,除大量用于温室顶板外,也可用于建筑物采光、工业防护罩、照明灯具挡板等,但需要改善其阻燃性能。因此如何使树脂基体的光学性能与玻璃纤维相匹配,同时兼顾复合材料的力学性能、阻燃性、耐老化性、色泽等其他性能是其研究方向之一。
来源:AnyTesting