材料透過率的性能分析

1、材料透過率的性能分析吸光度與透過率 光密度（OD定義為材料遮光能力的表征。它用 透光鏡測(cè)量，表示被檢測(cè)物吸收掉的光密度，是檢測(cè)方法里出現(xiàn)的專有 名詞。光密度沒有量綱單位，是一個(gè)對(duì)數(shù)值，光密度是入射光與透射光 比值的對(duì)數(shù)或者說是光線透過率倒數(shù)的對(duì)數(shù)。計(jì)算公式為OD=log10（入射光/透射光）或OD=log10 （1/透光 率）。深圳林上科技生產(chǎn)一款專業(yè)的檢測(cè)儀器 -LS997科技大辭典對(duì)光密度的定義是：入射光強(qiáng)度與透射光強(qiáng)度之 比值的常用對(duì)數(shù)值。專業(yè)書籍那么這樣解釋“吸光度”：入射光和透 射光的透過率（透光率儀）之比值的常用對(duì)數(shù)值，也稱光密度。分析可見，兩個(gè)概念其實(shí)是一致的，“光密度”就是“吸

2、光 度”，且用“光密度”符合國家標(biāo)準(zhǔn)，更標(biāo)準(zhǔn)。GB3102 6-1993中對(duì)所謂“吸光度”的標(biāo)準(zhǔn)量名稱是“光密 度”，量符號(hào)是D（ *）-節(jié)選光密度標(biāo)準(zhǔn)名稱、量符號(hào)及其使用標(biāo)準(zhǔn)探討OD直與吸光度A是否是一回事ODM optical delnsity（光密度）的縮寫，表示被檢測(cè)物吸收掉的光密度，是檢測(cè)方法里出現(xiàn)的專有名詞 一般人理解較困難具體檢測(cè) 涉及到很多物理等方面知識(shí)你只須知道是陰性即可光通過被檢測(cè)物， 前后的能量差異即是被檢測(cè)物吸收掉的能量，特定波長下，同一種被 檢測(cè)物的濃度與被吸收的能量成定量關(guān)系。檢測(cè)單位用OD表示，ODM optical delnsity（光密度）的縮寫，表示被檢測(cè)物

3、吸收掉的光密度，OD= log （1/trans ）,其中trans為檢測(cè)物的透光值。吸光度吸光度,absorbance,是指光線通過溶液或某一物質(zhì)前的入 射光強(qiáng)度與該光線通過溶液或物質(zhì)后的透射光強(qiáng)度比值的對(duì)數(shù)，影響 它的因素有溶劑、濃度、溫度等等吸光系數(shù)與入射光的波長以及被光 通過的物質(zhì)有關(guān)。只要光的波長被固定下來，同一種物質(zhì)，吸光系數(shù) 就不變。當(dāng)一束光通過一個(gè)吸光物質(zhì)（通常為溶液）時(shí)，溶質(zhì)吸收了 光能，光的強(qiáng)度減弱。吸光度就是用來衡量光被吸收程度的一個(gè)物理 量。吸光度用A表示。A = abc,其中a為吸光系數(shù)，單位L/（g - cm）,b為液層厚度（通常為比色皿的厚度），單位 cm , c

4、為溶 液濃度，光密度在線檢測(cè)儀。1單位g/L影響吸光度的因數(shù)是b和c。a是與溶質(zhì)有關(guān)的一個(gè)常 量。此外，溫度通過影響c,而影響A。按材料的透光率大小，可以將其分為：透明材料：波長400nm-800nm可見光的透光率在80%Z上；半透明材料：400 nm -800 nm可見光 的透光率在50%-80臉間；不透明材料：400 nm -800 nm可見光的折 射率在50姒下。按上述分類，可以將樹脂分為透明性樹脂：主要包括 PMMA PC PS PET PES J.D 系列、CR-39 SAN又稱 AS）、TPX HEMABS （又稱K樹脂）等；半透明樹脂：PP PA;不透明樹脂： ABS POM P

5、TFE PF等。1、物理特性：高度透明的無定形熱塑性聚合物，PMMA勺密度大約在 1150-1190 kg/m3 ,是玻璃（2400-2800 kg/m3）的一半；高度通明 性，透光率90%-92 %,比無機(jī)玻璃還高（普通玻璃的透光率大約在 86溢右，光學(xué)玻璃透光率能到達(dá) 92% ）,并能透過紫外線光達(dá)73. 5%。折射率1.49。機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好，拉伸強(qiáng)度 60-75MPa,沖擊 強(qiáng)度12-13kJ/F比無機(jī)玻璃高8-10倍。具有優(yōu)良的耐紫外線和大氣 老化性。玻璃化溫度80-100 C,分解溫度200 C。使用溫度-40 80Co耐堿、耐稀酸、耐水溶性無機(jī)鹽、烷炫和油脂。溶于二氯乙 烷、氯

6、仿、丙酮、冰醋酸、二氧六環(huán)、四氫味喃、醋酸乙酯等，不溶 乙醇、乙醍、石油醍等。電絕緣性良好。PMMAI有質(zhì)輕、價(jià)廉，易于成型等優(yōu)點(diǎn)。2、壓克力板分類：壓克力板（亞克力板）按透光度又可分純透明 板、著色透明板、半透明板（如彩色板）；按外表光澤，那么可分為 高光板，絲光板和消光板（也稱磨砂板）；按照性能，亞克力板還可 他普通板、抗沖板、抗紫外線板、陰燃板及高耐磨板等等。3,工，電子產(chǎn)品的按鍵（。日用消費(fèi)品（飲料杯、文具等）。1、物理特性：具有特別好的抗沖擊強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑 制細(xì)菌特性、阻燃特性以及抗污染性；工作溫度為115C , PC有很好的機(jī)械特性、透光特性，透光率達(dá) 89%,還具有自

7、熄、無毒、可著色等 優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：1:流動(dòng)特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難；2:是和金屬相比硬度缺乏，這導(dǎo)致它的外觀較容易刮花 ，但其強(qiáng)度和韌性 很好；3:不耐強(qiáng)酸，不耐強(qiáng)堿，不耐紫外線，耐弱酸，耐中性油2、應(yīng)用范圍：寬波透光的光學(xué)器械，.作為一種透明性能良好的工程塑料，PC作為光盤基材在全球大量使用；.阻燃環(huán)保的通信電器，由于 PC良好電絕緣性能，廣泛應(yīng)用于 通信電信設(shè)備領(lǐng)域，目前PC已經(jīng)大量替代原有的酚醛塑料，今后重點(diǎn)開發(fā)阻燃PC用于通信電器領(lǐng)域中，因此無污染阻燃 PC材料成為開發(fā) 重點(diǎn)；(3),外表金屬化的汽車部件，PC外表金屬化后具有良好的金屬光 澤及高強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于各種汽車零部

8、件中；.PC是雙酚義型，由于合成時(shí)有微量未反響的單體雙酚 A在作為飲 用水桶和食品容器時(shí)，易被溶出而影 PC樹脂，用作飲水桶和其他食品 容器的生產(chǎn)與使用，國內(nèi)應(yīng)用前景非?？春?；.防開裂脆化的醫(yī)療器械，PC具有諸多優(yōu)異性能，目前已應(yīng)用 于醫(yī)療器械中，由于其耐化學(xué)品性較差，在化學(xué)藥品存在下易引起內(nèi) 應(yīng)力開裂，如PC在人工透析器、人工肺等醫(yī)療器械中應(yīng)用要解決高溫消毒導(dǎo)致裂紋的老化 現(xiàn)象，假設(shè)克服這些缺點(diǎn)，PC醫(yī)療器械中應(yīng)用可迅速擴(kuò)大1、物理特點(diǎn)：PS材料具有良好的電絕緣性，又因吸濕性小，可用 于潮濕的環(huán)境中。PS的分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，大分子鏈運(yùn)動(dòng)困難，PS呈現(xiàn)剛性和脆性，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。PS燃燒時(shí)發(fā)濃

9、煙并帶有松香油氣 味，吹熄可拉長絲。制品質(zhì)硬似玻璃狀，落地或敲打會(huì)發(fā)出類似金屬 的聲音。能斷不能彎，斷口處呈蚌殼色銀光。PS的吸水率為0.05%,稍大于PEE,但對(duì)于制品的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性影響不大；透明性好是PS的最大特點(diǎn)，透光率可達(dá)88%-92%J PC和PMMAr樣屬最優(yōu)秀的透明 塑膠品種。PS硬而脆、無延伸性，拉伸至屈服點(diǎn)附近即斷裂。PS的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度在通用熱塑料中最高，但沖擊強(qiáng)度很小，難以用作 工程塑料。PS的耐磨性差，耐蠕變性一般。PS的力學(xué)性能受溫度 比擬大；PS的耐熱性能不是很好，熱變形溫度僅為 70-90C只可長期在 60-80C范圍內(nèi)使用。PS的耐低溫性能也不好，脆化溫

10、度為-30C。PS 的熱導(dǎo)率低，線膨脹系數(shù)較大，與金屬相差懸殊，故制品不宜帶金屬 嵌件；PS的化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐一般酸、堿、鹽礦物油及低級(jí)醇等，PS的耐候性不好，其耐光、耐氧化性都差，不適于長期戶外使 用。但PS的耐輻射性好。2、PS的應(yīng)用范圍：(1)電器制品PS兼有透明性和良好的絕緣性，可用于各種電器的 配件、殼體及高頻電容器等；(2)透明制品PS具有優(yōu)異的透明性，可用于一般的光學(xué)儀器、 透明模型、燈罩、一起罩殼、包裝容器等；(3)日用品PS的著色性和光澤性好，可廣泛用于日用品的制 造；(4)包裝材料PS發(fā)泡制品的防震及保溫性能好，可用作包裝和 保溫隔熱材料。四、PET材料：化學(xué)名聚對(duì)苯二

11、甲酸乙二醇酯，俗稱“滌綸”英文 簡稱PET1、物理特性：PET樹脂為乳白色半透明或無色透明體，相對(duì)密度 1.38,透光率90% PET膜的拉伸強(qiáng)度很高，可于鋁箔媲美，耐磨性良 好，PET的力學(xué)性能受溫度 較??；純PET的耐熱性能不高，但增強(qiáng)處 理后大幅度提高，在180c時(shí)的機(jī)械性能比PF層壓板好，是增強(qiáng)的熱 塑性工程塑料中耐熱較好的品種。PET的耐熱老化性好，脆化溫度為- 70C,在-30C時(shí)仍有一定韌性。PET不易燃燒，火焰呈黃色，有滴 落；PE琉高溫和水蒸氣的條件下不耐水、酸及堿的作用。PETM有機(jī)溶劑比擬穩(wěn)定，對(duì)一些氧化劑也有較高的抵抗性。PET耐候性優(yōu)良，可長期用于戶外。2、應(yīng)用范圍：

12、PET除纖維之外主要用于包裝材料、瓶類及工程塑 料三大類。紅外線同可見光一樣在本質(zhì)上都是電磁波，它的波長范圍很寬 （0.71000mm ,按波長又可分為三個(gè)光譜區(qū)：近紅外（0.7 15mm ,中紅外（1550mm ,遠(yuǎn)紅外（50 1000mm。紅外線同樣 具有波粒二象性，遵守波的反射定律和折射定律，在一定的條件下也 會(huì)發(fā)生干預(yù)和衍射效應(yīng)。紅外線與可見光不同之處是人的肉眼看不見紅外線，且在大氣層 中對(duì)紅外波段存在一系列吸收很低的透明波段，如 11.1mm 1.6 1.75mm 2.12.4mm 3.44.2mm等波段，大氣層的透過率在 80%以 上；812mm大氣層的透過率為60%70%。這些特

13、點(diǎn)使得紅外線在 軍事、工程技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)上得到許多應(yīng)用。紅外材料應(yīng)具有對(duì)不同波長紅外線的透過率、折射率和色散，當(dāng) 然，材料的強(qiáng)度和硬度、抗腐蝕和防潮解能力、密度、到熱率、熱膨 脹系數(shù)、比熱容等在紅外光學(xué)器件（如透鏡、棱鏡、濾光片和整流罩 等）的制備和實(shí)用中也是需要考慮的。材料的光譜透過率與材料的結(jié)構(gòu)，特別是化學(xué)鍵和原子量有關(guān)。 任何材料只能在某一波段具有較高的透過率。對(duì)于純的晶體材料，假 設(shè)不考慮雜質(zhì)吸收的話，其透射短波限ls取決于電子吸收，即引起電 子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶的光吸收。因而，一般說來，短波截至波長大致 相當(dāng)于該晶體禁帶寬度能量對(duì)應(yīng)的光頻率。其長波透射限11主要取決于聲子吸收，即晶格震

14、動(dòng)吸收，它可以是一次諧波震動(dòng)吸收，也可以是高次諧波震動(dòng)吸收。聲子吸收和晶體結(jié)構(gòu)、構(gòu)成晶體元素的平均分 子量及化學(xué)鍵有關(guān)。在晶體結(jié)構(gòu)相同的情況下，平均分子量越大，那 么聲子吸收出現(xiàn)的波長越長，材料的紅外透射長波截至波長11也越長。對(duì)于金剛石、錯(cuò)、硅等具有金剛石結(jié)構(gòu)的晶體，由于在紅外區(qū)域 沒有活潑的一次諧波晶格震動(dòng)，高次諧波也較弱，因而是一類透過率 較高、透射波段也較寬的優(yōu)秀的紅外光學(xué)材料，使用也較為普遍。折射率和色散是紅外光學(xué)材料的另一重要特性。首先，折射率和 反射率損失密切相關(guān)，折射率越大，反射損失也越高。其次，對(duì)于不 同用途，對(duì)折射率有不同的要求。例如，對(duì)于制造窗口和整流罩的光 學(xué)材料，為了

15、減少反射損失，要求折射率低一些；而用于制造高放大 率、寬視場(chǎng)角光學(xué)系統(tǒng)中的棱鏡、透鏡及其他光學(xué)部件的材料那么要 求折射率要高一些。例如，有時(shí)為了消色差或其他像差，不但需要使 用不同折射率的材料作為復(fù)合透鏡，而且對(duì)色散也有一定要求。作為分光光度計(jì)中色散元件的棱鏡，它的性能直 接與材料的折射率和色散有關(guān)。除了透過率、折射率和色散外，材料的力學(xué)性能、抗腐蝕、防潮 解等性能對(duì)于一個(gè)好的光學(xué)器件也視非常重要的。比方，綠化鈉晶體 雖然是很好的紅外光學(xué)材料，但卻容易潮解，不宜在野外使用；錯(cuò)也 是很好的紅外光學(xué)材料，但當(dāng)溫度升高時(shí)，透過率顯著下降，而且它 比擬脆，軟話溫度也太低，因此用作整流罩是不適宜的。同樣

16、，雖然 金剛石的各種性能很優(yōu)異，可是它不能做成大尺寸的器件，而且價(jià)格 過于昂貴，所以很少有人用它來作實(shí)際的光學(xué)材料。此外，要格外注 意的是材料受熱時(shí)的子輻射特性，為了防止探測(cè)器中出現(xiàn)假信號(hào)，受熱材料在工作波段內(nèi)的子輻射應(yīng)當(dāng)很小，這在搜索跟蹤系統(tǒng)中尤其要 引起重視。在紅外光學(xué)系統(tǒng)中，一些常用的部件對(duì)材料性能有不同的要求。 對(duì)于探測(cè)器窗口材料，要求在探測(cè)器的響應(yīng)波段內(nèi)窗口必須有很高的 透過率（因此要求吸收率和反射率要很低），這樣能很好的透過從目標(biāo)來的輻射，而自身輻射卻很小。對(duì)于制 冷探測(cè)器，窗口必須要能很好的與玻璃或其他探測(cè)器外殼材料相封 接，因此熱膨脹系數(shù)要匹配，并且窗口的透過率不應(yīng)隨溫度變化顯

17、著 變化。一般窗口要暴露在空氣中，因此，它應(yīng)該不怕潮，化學(xué)穩(wěn)定性 好，較長時(shí)間內(nèi)不發(fā)霉、發(fā)毛，負(fù)責(zé)散射等影響將使透過率降低。另 外，窗口材料應(yīng)當(dāng)易于加工和切割成各種形狀。為了減小反射損失， 可選擇折射率低的材料作窗口材料，假設(shè)必須折射率高的材料，那么 要易于鍍?cè)鐾改?。同時(shí)，窗口一般較薄，材料應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。對(duì)整流材料的要求是在探測(cè)器相應(yīng)波段內(nèi)，整流罩必須有很高的 透過率，自輻射應(yīng)很小，以免產(chǎn)生假信號(hào)。有些材料在室溫有很高的 透過率，但高溫時(shí)，由于只有載流子吸收增加，透過特性顯著惡化 （例如錯(cuò)），這種材料就不能作為整流罩。整流是安裝在飛機(jī)、導(dǎo) 彈、飛船等高速飛行體的光學(xué)系統(tǒng)的前部，由于空氣動(dòng)力加

18、熱，整流 罩的溫度是很高的，因此，要求整流罩的溶點(diǎn)、軟化溫度要高，并且 材料的熱穩(wěn)定性要好，要能經(jīng)受得住熱沖擊。整流罩得硬度要大，這 樣，一方面有利于加工、研磨和拋光，另一方面不至于被飛揚(yáng)的塵土 和沙石所擦傷。由于整流罩暴露在空氣中，因此化學(xué)穩(wěn)定性要好，要 能防止大氣中的鹽溶液或腐蝕性氣體的腐蝕，并且不怕潮解。應(yīng)當(dāng)特 別指出的一點(diǎn)是：一般的窗口尺寸較小，而整流罩的尺寸往往較大（直徑幾十毫米到幾百毫米），并且折射率要連續(xù)，以免發(fā)生散射。 因此，常常要求整流罩用單晶或折射率在晶粒間界沒有突變的均勻的 多晶制成。整流罩的曲線率往往很大，因此要有足夠的強(qiáng)度，以便于 加工、裝配，并且經(jīng)受住震動(dòng)和氣浪。對(duì)透鏡和棱鏡的要求是透鏡和棱鏡材料要純潔均勻，對(duì)折射率的 要求較嚴(yán)，其他要求與窗口材料差不多。不過，對(duì)熱膨脹系數(shù)的要 求，只有在浸沒透鏡中才是很重要的，以為假使探測(cè)器制冷，假設(shè)膨 脹系數(shù)匹配不好，浸沒透鏡