網(wǎng)站首頁企業(yè)百科 產(chǎn)品百科 技術(shù)百科 人物百科
目錄
透光材料基本介紹
透光材料包括透可見光（波長(zhǎng)0.39～0.76μm）、紅外光（波長(zhǎng)1～1000 μm）和紫外光（波長(zhǎng)0.01～0.4μm）的材料。透光材料包括無機(jī)透光材料、高分子透光材料和透光復(fù)合材料。
透光率是透光材料的主要性能指標(biāo)，定義為透射光強(qiáng)IT與入射光強(qiáng)I0之比：
T=IT/I0
透可見光的材料包括無機(jī)玻璃和有機(jī)高聚物，以及纖維與納米復(fù)合材料。當(dāng)前光學(xué)玻璃有240余種，折射率（1.437～1.935）和色散系數(shù)（90.70～20. 36）范圍大，光學(xué)穩(wěn)定性好，耐磨損。玻璃材料透光率高，可達(dá)98%以上。玻璃材料的缺點(diǎn)是密度大（2.27～6. 26g/cm3），耐沖擊強(qiáng)度低，加工困難，制造周期長(zhǎng)。[1]
透光材料常見透過材料
透紫外玻璃仍是應(yīng)用的透紫外光學(xué)材料，包括光學(xué)石英玻璃、透紫外黑色玻璃、鈉鈣硅透短波紫外玻璃以及鈉鈣紫外玻璃等。光學(xué)石英玻璃是透紫外線材料，它在紫外波段有很好的透光性能。透紫外黑色玻璃對(duì)400~700nm的可見光不透明，對(duì)300~ 400nm的紫外線有很高的透過率，國外稱這種玻璃為伍德玻璃。鈉鈣硅透短波紫外玻璃能透過254nm的短波紫外線，是制作熱陰極低壓汞燈的理想管壁材料。鈉鈣透紫外玻璃允許透過280~ 350nm以上的中波紫外線，不透過280nm以下的對(duì)人體有害的短波紫外線。此外，許多堿鹵化合物晶體和堿土鹵化物晶體在紫外區(qū)域也有較好的透過性能，但這些晶體的物理化學(xué)性能遠(yuǎn)不如石英玻璃穩(wěn)定，制備工藝也比較復(fù)雜，真正能夠用在紫外光譜分析儀上代替光學(xué)石英玻璃作為分光棱鏡的基體材料為數(shù)不多。
至今為止，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）和聚雙烯丙基二甘醇碳酸酯（CR - 39）作為傳統(tǒng)光學(xué)塑料占據(jù)有機(jī)高分子透光材料主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)聚合物透光材料還包括苯乙烯丙烯腈共聚物（SAN）、聚4-甲基戊烯-1（TPX）和透明聚酰胺等。這些材料的透光率已達(dá)90%左右。高聚物透光材料的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕（密度為0.83～1.46g/cm3）、成本低、制造工藝簡(jiǎn)單、不易破碎，可用來制作各種透鏡、棱鏡、非球面鏡、反射鏡等光學(xué)元件。不僅用于眼鏡和低檔照相機(jī)上，而且已逐步應(yīng)用于顯微鏡、天文望遠(yuǎn)鏡、夜視儀、制導(dǎo)系統(tǒng)、測(cè)距儀等各種中高檔光學(xué)儀器上。透光聚合物也有很多缺點(diǎn)，如折射率范圍窄，線膨脹系數(shù)、雙折射和色散大，耐熱、耐磨、耐濕和抗化學(xué)侵蝕性能差，硬度低。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗稱有機(jī)玻璃，是高度透明、無毒無味的熱塑性材料。其可見光透過率達(dá)92%，紫外線透過率達(dá)73.5%，且具有很好的耐候和抗老化性能。它的缺點(diǎn)是表面硬度低、耐熱性和加工性較差，為此開發(fā)了許多共聚改性品種。聚苯乙烯（PS）質(zhì)地堅(jiān)硬，化學(xué)性能和電絕緣性能優(yōu)良，易于成型出色彩鮮艷、表面光潔的制品，廣泛用于電氣、儀器儀表、包裝裝潢和日常生活等。PS的主要缺點(diǎn)是質(zhì)脆和耐熱性差。聚碳酸酯（PC）是綜合性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料。其透光率為87%～91%，具有十分突出的抗沖擊性能和耐熱性能，因此綜合性能優(yōu)于PS和PMMA。PC廣泛用于室外照明、安全眼鏡、安全帽、微波爐容器和透明醫(yī)療器械等。其缺點(diǎn)是熔體黏性大、流動(dòng)性差，導(dǎo)致器件的殘余應(yīng)力增大，易產(chǎn)生應(yīng)力雙折射與應(yīng)力開裂。
除了上述傳統(tǒng)透光高分子聚合物材料外，又開發(fā)出OZ -1000樹脂、KT - 153螺烷樹脂、TS系列光學(xué)材料、MH樹脂、APO樹脂和TS26樹脂等具有新型高分子結(jié)構(gòu)的聚合物透光材料。
透明玻璃纖維增強(qiáng)塑料，俗稱透明玻璃鋼，是的聚合物基透光復(fù)合材料，它是以玻璃纖維與不飽和聚酯或丙烯酸酯復(fù)合而成的一種新型的采光材料。透明玻璃鋼是20世紀(jì)40年代美國維斯特-考阿斯特公司首先研究成功的，60年代開始在工程中應(yīng)用。此后，英、法、日、意、德等國競(jìng)相發(fā)展，產(chǎn)量日益增加。到了20世紀(jì)60年代中期，透明玻璃鋼及波形板的產(chǎn)量曾達(dá)到10000t/a，占其玻璃鋼總產(chǎn)量的1/7。日本起步較晚，但發(fā)展較快，80年代初的產(chǎn)量約為20000t/a，占日本玻璃鋼總產(chǎn)量的1/9。隨著玻璃鋼工業(yè)的迅速發(fā)展，透明玻璃鋼的質(zhì)量（耐老化性能等）、生產(chǎn)方式和透光性不斷提高。如美國和日本生產(chǎn)的耐候性透明玻璃鋼的使用壽命由7～10年提高到20年；法國Delta Chimie公司的玻璃鋼波形板生產(chǎn)線的生產(chǎn)率每分鐘可達(dá)8～12m；日本研究的丙烯酸酯類透明玻璃鋼，其透紫外光能力不僅優(yōu)于聚酯透明玻璃鋼，而且還優(yōu)于玻璃，于農(nóng)業(yè)蔬菜、花卉栽培的溫室和礦工的日光浴室。[1]
透光材料透光原理
以玻璃鋼為例對(duì)聚合物基復(fù)合材料的透光性原理作簡(jiǎn)要分析。
玻璃鋼屬于光學(xué)上的非均一物體，當(dāng)可見光通過玻璃鋼時(shí)便產(chǎn)生散射現(xiàn)象。由于玻璃纖維的直徑（6～ 10 μm）要比可見光的波長(zhǎng)（0.4～0.76 μm）大好幾倍，且相鄰兩根纖維之間的距離一般都不超過纖維直徑的兩倍，因此，需要用多次散射理論來描述光通過玻璃鋼介質(zhì)時(shí)的現(xiàn)象。
根據(jù)多次散射理論，一束平行光經(jīng)過厚度為h的散射層后，其透過部分T（透光率）可用下式表示：
公式
對(duì)于玻璃鋼，P、S可由下式計(jì)算：
P = Kfφf + Km（1-φf）
S =：4φf（nm-nf）/d
式中nf ——玻璃纖維的折射率；
nm ——黏結(jié)劑的折射率；
Kf ——玻璃纖維的吸收系數(shù)；
Km ——黏結(jié)劑的吸收系數(shù)；
φf ——玻璃纖維的體積分?jǐn)?shù)；
d ——玻璃纖維的直徑。
除此以外，對(duì)于玻璃鋼還需考慮表面層的反射損失。平面試樣兩拋光面的總反射系數(shù)γ可按下式計(jì)算：
γ =1-[（1-ρ）/（1+ρ）]
式中，ρ為試樣一個(gè)面的反射系數(shù)。玻璃鋼試樣一個(gè)面的反射系數(shù)ρ與黏結(jié)劑的折射率nm有關(guān)。[1]
透光材料材料的光學(xué)性質(zhì)
1．顏色 材料的顏色是由其自身的光譜特性、投射于材料表面的光線的光譜特性和觀看者眼睛的光譜特性決定的。材料的顏色可分為紅、藍(lán)、黃、綠、白、紫、黑。顏色是構(gòu)成材料裝飾性的重要因素，它決定了建筑裝飾的基本格調(diào)，對(duì)確定環(huán)境氣氛，控制裝飾藝術(shù)效果，具有極為重要的作用。
2．透光性 光線投射于材料表面后，一部分被反射，一部分被透射，另一部分被吸收。材料允許光線透過的性質(zhì)，稱為透光性，可用透光率表示，即透過材料的光線的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度之比。透光性好的材料，其透光率可高達(dá)90%以上；而不透光材料，透光率為零。此外，還將透光率較小的材料稱為半透明材料。
3．透視性 當(dāng)材料中有光線透過時(shí)，若不改變光線的方向（即光線可平行透過），則這種材料不僅可以透過光線，而且可以透過影像，稱這種光學(xué)性質(zhì)為透視現(xiàn)象，也稱之為透明。若將透明的平板玻璃壓花，則可將透明材料變成不透視材料。
4．濾色性 對(duì)透光性材料，當(dāng)光線透過時(shí)，材料能選擇性的吸收一定波長(zhǎng)的入射光，使透過的光線變成特定的顏色，這種性質(zhì)稱為材料的濾色性。建筑裝飾材料使用過程中，透過的白光常被濾掉某種顏色，而呈現(xiàn)出特定顏色的光。
5．光澤性 光線投射于材料表面上后，若反射光線相互平行，則材料的表面會(huì)出現(xiàn)光澤現(xiàn)象。不同的材料表面組織結(jié)構(gòu)不同，其反射的光線的波長(zhǎng)和角度也不相同，故金屬、非金屬、玻璃、陶瓷、大理石、塑料、油漆、木材、絲綢等的光澤各不相同。
6．光污染 在建筑環(huán)境中，若采用的光源的亮度不當(dāng)，或光源的安放位置和角度不當(dāng)，或在強(qiáng)光下使用具有透光、反光或聚光材料不當(dāng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生眩光，即光線直射行人、住戶、司機(jī)、駕駛?cè)藛T的眼睛，引起視覺不良、不安、不適或傷害；或由于反光，光線聚焦，使局部空間產(chǎn)生強(qiáng)光、高熱等現(xiàn)象，影響人們的工作、學(xué)習(xí)和生活時(shí)，均可稱為光污染。
為防止光污染，選用光源、反射性的外墻裝飾板，或設(shè)計(jì)外墻玻璃裝修的面積率時(shí)，都應(yīng)符合有關(guān)建筑規(guī)范的規(guī)定和限制。[2]
透光材料應(yīng)用
具有較高機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能的鋼化平板玻璃是經(jīng)特殊熱處理（淬火）的高質(zhì)量的磨光或未磨光玻璃。鋼化玻璃在建筑中應(yīng)用較廣，它具有較高的彈性，較普通玻璃的彈性大約高10倍，但是不能經(jīng)受來自端側(cè)的打擊，因而在運(yùn)輸和安裝時(shí)需要特別注意。當(dāng)破碎時(shí)鋼化玻璃形成邊緣不鋒利的碎塊。玻璃工業(yè)所生產(chǎn)的鋼化平板玻璃尺寸可達(dá)3000～1500mm。
遮陽玻璃可減少太陽輻射和透入室內(nèi)的太陽直射強(qiáng)度。 遮陽玻璃分為吸熱的、 對(duì)比的、有氣溶膠罩面的、網(wǎng)紋反射陽光的、散射光的和隔熱的。
吸熱玻璃是利用吸收具有能量較多的長(zhǎng)波光線來減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽直射光。吸收紅外線的特征是由于在這些玻璃中含有0.5～0.8%的氧化鐵， 因而玻璃會(huì)得到藍(lán)—綠色或淺灰色的色調(diào)。
散射和隔熱玻璃由密封在一起的雙層玻璃板組成，它們之間設(shè)置1～3mm厚的玻璃纖維夾層。如實(shí)驗(yàn)所示，此種玻璃能吸收達(dá)95%的熱射線，可緩和強(qiáng)烈的照度對(duì)比，使光線在寬度和進(jìn)深上均勻分布。在靠近采光洞口處， 照度較普通窗用玻璃大約大2～3倍， 但是，在小于1.7m的距離處卻大體相同，而在離開洞口較遠(yuǎn)處， 散射玻璃的照度則大干普通玻璃。
空心疊合玻璃磚是由兩層或更多層的玻璃做成的制品，各層之間的連結(jié)使其中間形成封閉的空氣間層。按照空心疊合玻璃磚的制造方法，可分為膠接的、熔接的、焊接的。建議工業(yè)建筑采用玻璃厚度為3～6mm、面積為0.4～5.6m2的空心疊合玻璃磚。
空心玻璃磚是具有密封空腔的制品，空腔是焊接在一起的兩塊壓制的箱形半塊玻璃磚在特殊的爐子中加以燒結(jié)形成的。玻璃磚可分為：按形狀——方形的、矩形的、角形的和圓形的；按光學(xué)性質(zhì)——散射光的、透光的、定向光的和遮陽的；按構(gòu)造做法——單腔的和雙腔的。[3]
參考資料
相關(guān)搜索relevant search
目錄