透明的眼镜
条款玻璃而窗玻璃在日常语言中经常是互换使用的,所以大家熟悉的是这种古代建筑的应用非晶固体。不仅是氧化玻璃,如那些特征在因为(如上所述)它们是高效的隔热体,所以它们不仅能让光线进入,还能抵御寒冷。
非晶态固体技术应用表中的第二个应用代表了一项现代发展,它将光学透明性的性质提高到了惊人的水平。为光纤通信而开发的超纯玻璃的透明度是如此之高,以至于在某些波长下,光可以穿过1公里(0.6英里)的玻璃,仍然保持其原始强度的95%。
玻璃纤维(传输光学信号)现在在做什么铜电线(传输电信号)曾经这样做过,而且现在做得更有效:在地球上传递电话信息。这是怎么回事完成如图8所示。由语音驱动的电信号编码而产生的数字电脉冲,由一个转换器转换成光脉冲半导体激光耦合到光纤的一端。然后,信号以光脉冲流的形式在一长段光纤上传输。在另一端,它被转换回电脉冲,然后转换成声音。
的玻璃纤维比人的头发还细。最简单的类型,如图左上角所示,有一个超透明玻璃的中央核心,周围有一个同轴包层的玻璃有一个底部折射率,n.这保证了光线传播在芯内,与纤维呈小角度轴,不会泄漏,而是100%反射在核心包层上接口被称为光学效应全内反射.
用超透明氧化玻璃传光纤维代替结晶铜线传电所带来的巨大好处是,一根光纤可以比一根用铜线填充的粗电缆同时传输更多的对话。这是因为光波以极高的频率振荡(约2 × 10)14周期每秒为红外光,通常用于光纤通信)。这允许光波信号载波被调制在非常高的频率和传输大量的信息流量。光纤通信极大地扩展了世界电信网络的信息传输能力。
高分子结构材料
聚苯乙烯,有机食品聚合物表中列出的非晶固体的技术应用,是一种聚合物玻璃的典型例子。这些玻璃,其原子尺度的结构已被讨论与 在汽车、航空航天和建筑工业中,这种轻质结构材料非常重要。这些材料也是无处不在的在日常经验中塑料塑造对象。以体积计算,每年高分子材料的产量超过了钢的产量。
聚苯乙烯是最重要的热塑性材料之一,当加热时(接近玻璃转变温度),软化和流动可控,使他们能够在成型产品的制造中进行高速和大规模的加工。的化学公式聚苯乙烯链的结构可以写成(CH2CHC6H5)N.构建块(括号内)由两个部分组成骨干三个氢原子和一个苯基(C6H5)环结合为侧基。聚合指数N达到10以上的值5.聚苯乙烯是一种纯碳氢化合物聚合物(即,它只含有氢和碳);大多数有机聚合物含有额外的化学成分。
非晶半导体在电子技术中
用如图4D所示的方法制备的薄膜形式的非晶半导体在需要大面积电子活性材料的应用中非常重要。非晶半导体第一次大规模的电子应用是在静电复印术(或静电成像),这一工艺为普通纸张复印机提供了基础。非晶硒(Se)和后来的无定形硒化砷(As2Se3.)被用来形成薄膜,大面积光导元件,这是静电照相工艺的核心。光导体,在没有光的情况下是电绝缘体,但在没有光的情况下导电照亮,将显示要复制的文档的图像。在世界各地的办公室、图书馆、学校等等,静电复印技术每天要复印50多亿份。这一过程也广泛应用于激光打印机,其中的光电导体暴露在一个数字控制的开关激光束是光栅扫描(如电子束在电视显像管中)在光导体上表面.
虽然硒和硒化砷仍在使用,但在这一重要技术中,其他非晶态材料已经加入了硒和硒化砷。聚合物有机玻璃,以薄膜的形式,现在被用于多层光电导体配置,其中光被吸收在一层和电荷通过一个相邻层。这两层都是无定形聚合物薄膜,这些光感受器可以以柔性带的形式制成。
非晶硅薄膜用于太阳能电池为手持计算器提供动力。这种重要的非晶半导体也被用作图像传感器传真(“传真”)机器,它作为感光器在一些静电复印机。所有这些应用都利用了非晶硅以大面积薄膜的形式进行气相沉积的能力。如非晶固体技术应用表所示,这种非晶半导体的实际形式不是纯硅,而是含10%氢的硅-氢合金。氢所起的关键作用,就是现在所说的氢化非晶硅,出现在一个花了数年时间才解决的科学难题中。简单地说,氢消除了电子缺陷内在到纯非晶硅。
氢化非晶硅也用于高分辨率平板显示器用于计算机显示器和电视屏幕。在这种应用中,大面积的非晶半导体薄膜被蚀刻成许多微小单元的阵列,每个单元构成晶体管的有源元件,通过电子方式打开或关闭液晶显示器的小像素(图像元件)。
磁眼镜
非晶固体技术应用表的最后一项是具有磁性的金属玻璃的应用。这些是典型的富含铁的非晶态固体作文如Fe0.8B0.2硼铁和菲0.8B0.1如果0.1iron-boron-silicon。它们很容易通过熔融纺丝形成长金属玻璃带,或通过熔融纺丝形成宽金属玻璃片平面流铸。铁磁玻璃在机械上是坚硬的材料,但它们的磁性很软,这意味着它们很容易被小磁场磁化。此外,由于它们无序的原子尺度结构,它们具有更高的电性电阻比传统的(晶体)磁性材料。这三个属性是易于制造,磁性柔软,和高电阻使磁性玻璃非常适合用于电力变压器的磁芯中。高电阻(在这里作为直接电阻出现)结果无定形)是这个应用中的一个至关重要的特性,因为它最大限度地减少了不必要的电涡流,减少了功率损失。由于这些原因,铁基磁性玻璃片被用作变压器铁心电力应用中的叠片。
磁性玻璃薄膜有许多其他用途。这些包括磁记录音频和视频的媒体数字录音,以及与磁盘一起使用的记录磁头。
理查德Zallen