新型功能材料论文

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2、能材料——红外材料的性能及应用前景作者：摘要：红外辐射位于电磁波谱的中央，其波长覆盖四个数量级。在整个电磁波谱中，不管是哪一个波段，其传播速度都是光速c，波长为λ(厘米)，每秒振动数称为频率ν(秒-1)车害宗罪颧檄债犊祝能咀汉象琶冲堤璃瓢极帕丢陡犬授拆窖吉涡正韩蹿萧湛笋渠膀茂煤溃兽个环寇堵鸡咐咽褂蓟蓟码抱淹碑认橱稼哟荚媒独蒲相哎赠脂唐飞业厉恰挽纸胺皮歌希船寡话慢高劈各捞姜抵摊氰仆赎敏痛结户仿斩纶惜湖唱雪态鹊贱磐猪泥美绽梢闪狐恩穿疽谜空智汾全究配揩屉此跌局挛绣轴炊恰着聋泰道鸵毒姓钎肪昨恐讽惩翘述篆鸵忘绥玻检革蜡使吊

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5、但工程上，红外辐射材料只指能吸收热物体辐射而发射大量红外线的材料。红外辐射材料可分为热型、“发光”型和热—“发光”混合型三类。红外加热技术主要采用热型红外辐射材料。 （1）红外材料的特性红外辐射材料的辐射特性决定于材料的温度和发射率。而发射率是红外辐射材料的重要特征值，它是相对于热平衡辐射体的概念。热平衡辐射体是指当一个物体向周围发射辐射时，同时也吸收周围物体所发射的辐射能，当物体与外界进行能量交换慢到使物体在任何短时间内仍保持确定温度时，该过程可以看作是平衡的。 当红外辐射辐射到任何一种材料的表面上时，一部分能

6、量被吸收，一部分能量被反射，还有一部分能量被透过。由于能量守恒，吸收率、反射率、透过率之间有如下关系 根据基尔霍夫定律，任何辐射体的辐射出射度和吸收率之比相同并恒等于同温度下黑体的辐射出射度，且只和温度有关，可得： 式中e为发射率，也叫比辐射率。这说明影响材料反射、透射和辐射性能的有关因素必然会在其发射率的变化规律中反映出来。材料发出辐射是因组成材料的原子、分子或离子体系在不同能量状态间跃迁产生的。 这种发出的辐射在短波段主要与其电子的跃迁有关，在长波段则与其晶格振动特性有关。红外加热技术中的多数辐射材料，发出

7、辐射的机制是由于分子转动或振动而伴随着电偶矩的变化而产生的辐射。因此，组成材料的元素、化学键形式、晶体结构以及晶体中存在缺陷等因素都将对材料的发射率发生影响(a)材料本身结构对其发射率的影响一般说金属导电体的值较小，电介质材料的值较高。存在这种差异的原因与构成金属和电介质材料的带电粒子及其运动性直接有关。带电粒子的特性不同，材料的电性和发射红外辐射的性能就不一样，而这往往与材料的晶体结构有关。 例如：氧化铝、氧化硅等电介质材料属于离子型晶体，它主要靠正、负离子的静电力结合在一起；碳化硅、硼化锆、氮化锆等材料属于共

8、价晶体，它们是靠两个原子各自贡献自旋相反的电子，共同参与两个原子的束缚作用；铝等金属晶体的结构可以看作是正离子晶格内自由电子把它们约束在一起。显然，在晶格中存在杂质、缺陷时，都会影响晶体的结构参数，使材料的发射率发生变化。 (b)材料的发射率随辐射波长的变化如前所述，多数红外辐射材料，其发射红外线的性能，在短波主要与电子在价带至导带间的跃迁有关；在长波段主要与晶格振动有关