材料化学新型非金属材料.ppt

* 5.5.3 石英光纤材料及制备 （2）OVD法(外部气相沉积法) 将SiCl4等喷射入氢氧焰中，加水进行分解反应。形成的氧化物微粉沉积在耐高温的中心材料周围。用这种方法可以获得类似于粉笔的多孔性玻璃体，然后再取出中心棒材加热，便可得到透明的母体材料。它的折射率分布 也是通过控制每一玻璃层中GeO2等添加量来调节的。  SiCl4+2H2O → SiO2+4HCl 5.5 光导纤维 * 5.5.3 石英光纤材料及制备 OVD法工艺 5.5 光导纤维 * 5.5.3 石英光纤材料及制备 （3）VAD法(垂直轴向气相沉积) 沿轴向沉积的。它与气相外延沉积法的相同点是，都是用氢氧焰获得氧化物粉末，再将这些粉末用氢氧焰从石英玻璃棒下端表面喷吹沉积而获得多孔的玻璃母体。通 过安装在其上方的电路加热到1500℃，便得到透明的玻璃母体。 母体材料在石墨电阻炉内加热到2100℃后软化，由拉丝装置进行拉丝，可形成外径 约125p航的光纤。 SiCl4+2H2O → SiO2+4HCl 5.5 光导纤维 * 5.5.3 石英光纤材料及制备 VAD法工艺 5.5 光导纤维 * 5.5.3 石英光纤材料及制备 2. 拉丝 5.5 光导纤维 * 5.5.3 石英光纤材料及制备 其一端加工成圆锥形并接上一小段石英棒的预制棒固定于预制棒馈入器上，当锥形端馈入至温度约2200oC的拉丝炉中一定时间后，一个溶化的垂体形成并下落，随着下落，一根细的光纤就形成了。 2. 拉丝 2000℃左右加热熔化预型件 拉丝过程最重要的是控制纤维直径的恒定。为此必须严格稳定炉温和控制气氛的变化 5.5 光导纤维 * 5.5.4 光缆 塑料加强件位于几根心线之间，起支撑、防止光纤断裂的作用。心线紧围在塑料加强件周围，但其周围仍有许多空隙，必须用填充物将光缆内的空隙填满，以阻止外界水分子的渗入。此外，还有其它防水涂层。光缆的最外层大多是塑料、 橡胶护套，多用聚乙烯塑料护套。 光缆示意图 5.5 光导纤维 * 5.5.4 光缆 光纤(心线)一般分为三层：中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5μm），中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125μm），最外是加强用的树脂涂层。 光纤(心线)示意图 1--纤芯； 2--包层； 3--一次涂层(有机硅树脂等)； 4--缓冲层(低密度硅树酯等)； 5--套塑层(尼龙-12，聚丙烯等) . 5.5 光导纤维 * 5.6.1 超导现象 导体材料电阻突然消失、变为0的现象。 1911年，荷兰著名低温物理学家卡末林·昂尼斯在观察低温下水银电阻的变化时，偶然发现在绝对温度4.2K时，水银的电阻突然消失了，这是人类初次发现超导现象。 超导现象 超导体处于超导状态时，电阻完全消失，若用它组成闭合回路，一旦在回路中有电流，则回路中没有电能的消耗，不需要任何电源补充能量，电流可以持续存在，形成持久电流。因此超导体内部ρ→0，E=0，超导体是一个等势体。 1. 超导概念 5.6 超导材料 * 5.6.1 超导现象 1. 超导概念 5.6 超导材料 * 5.6.1 超导现象 1913年，昂尼斯发现，当超导铅线中的电流密度超过某一临界值jc(临界电流密度)时，铅线就转变为正常态。1914年，他从实验中发现，材料的超导状态可以被外加磁场破坏而转入正常态，这种破坏超导态所需的最小磁场强度称为临界磁场，以Hc表示。 超导态有三个临界条件：临界温度Tc，临界磁场Hc和临界电流密度jc，它们之间密切相关，我们可以用下面的三维相图表示它。 2. 临界磁场与临界电流密度 (曲面内：超导状态 曲面外：正常状态) 5.6 超导材料 * 5.6.1 超导现象 ? 如果将一超导体样品放入磁场中，由于样品的磁通量发生了变化，样品的表面产生感生电流，这电流将在样品内部产生磁场，完全抵消掉内部的外磁场，使超导体内部的磁场为零。这就是超导体的完全抗磁性。 超导体的抗磁性可用右图来表示。 小磁铁悬浮在Ba-La-Cu-O超导体圆片（浸在液氮中）上方的照片。 3. 迈斯纳效应—完全抗磁性 5.6 超导材料 * 5.6.1 超导现象 磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。 磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨的两侧线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。 磁悬浮列车 5.6 超导材料 * 5.6.1 超导现象 超导磁悬浮列车原理示意图 世界第一条