Материалы прозрачные для инфракрасного излучения

Содержание

Оптические материалы — природные и синтетические материалы, монокристаллы, стёкла (оптическое стекло, фотоситаллы), поликристаллические (Прозрачные керамические материалы), полимерные (Органическое стекло) и другие материалы, прозрачные в том или ином диапазоне электромагнитных волн. Их применяют для изготовления оптических элементов, работающих в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной областях спектра.

В разговорной речи и в промышленности нередко все твёрдые оптические материалы называют стёклами.

Роль оптических материалов иногда выполняют и оптические среды, некоторые полимеры, плёнки, воздух, газы, жидкости и другие вещества, пропускающие оптическое излучение.

Содержание

Силикатные стёкла [ править | править код ]

Самым древним и известным оптическим материалом является обычное стекло, состоящее из смеси диоксида кремния и других веществ. Развитие технологии и ужесточение требований по мере роста совершенства оптических приборов привели к созданию особого класса технических стёкол — оптического стекла.

От прочих стёкол оно отличается особенно высокой прозрачностью, чистотой, бесцветностью, однородностью, а также строго нормированными преломляющей способностью и дисперсией.

Кварцевое стекло [ править | править код ]

Переплавляя чистый диоксид кремния (например, горный хрусталь), получают так называемое кварцевое стекло. От прочих силикатных стёкол оно отличается существенной химической стойкостью, чрезвычайно малым коэффициентом линейного расширения и относительно высокой температурой плавления (1713–1728 °C). Благодаря этому возможно построение оптических систем, работающих в более широком диапазоне температур и агрессивных сред.

Кроме того, кварцевое стекло прозрачно для ультрафиолетового диапазона электромагнитных волн, что делает этот материал незаменимым для оптических систем, работающих в этой области спектра.

Органические стёкла [ править | править код ]

Основным поводом к созданию искусственного заменителя — органического стекла, стало отсутствие в пору его разработки (1930-е годы) материалов, пригодных для использования в авиации — прозрачных но нехрупких и достаточно прочных и гибких — этими качествами и был наделён данный синтетический полимер. В настоящее время органическое стекло уже не способно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым ни авиацией, ни, тем более — космонавтикой, однако на смену ему пришли другие виды пластиков и новые модификации «обычного» стекла (наделённые повышенной отражательной способностью, термостойкие и прочные). Оргстекло по строгим физико-химическим характеристикам к своему прототипу отношения не имеет.

Кремний [ править | править код ]

Инфракрасная область [ править | править код ]

Линза, изготовленная из однородного кремния, прозрачна для инфракрасного излучения и непрозрачна для видимого света. В этой области спектра кремний имеет:

  • сверхвысокую дисперсию;
  • самое большое абсолютное значение показателя преломления n=3,4;

Рентгеновские линзы [ править | править код ]

Свойства кремния позволили создать новый тип фокусирующих систем для волн рентгеновского диапазона. Для изготовления таких систем используется контролируемое формирование периодического массива пор в процессе глубокого фотоанодного травления кремния. в ИПТМ РАН были разработаны способы управления формой пор.

В результате были созданы матрицы параболических короткофокусных рентгеновских линз и элементов трехмерных фотонных кристаллов на основе кремния. [1]

Вам когда-нибудь приходились греться в солнечных лучах, тогда как термометр показывает температуру ниже нуля? Если приходилось, то наверняка у вас возникало желание повторить то незабываемое ощущение еще и еще.

Инфракрасные обогреватели, о которых пойдет речь дают такой же эффект тепла как и солнце, посылая длинноволновые тепловые лучи, поглощаемые поверхностями стен, пола, различным предметами, которые в свою очередь отдают тепло окружающему воздуху.

Для начала напомним некоторые элементарные понятия. Любое нагретое тело отдает тепло окружающим его предметам тремя способами: теплопередачей (теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твёрдую стенку или через поверхность раздела между ними), конвекцией (процесс переноса тепла, путем нагрева жидкости либо газа, обтекающего нагретое тело, а от них уже окружающих предметов) и тепловым излучением (электромагнитное излучение в определенном диапазоне длины волны, испускаемое веществом за счёт его внутренней энергии). Инфракрасным обогревателем в принципе можно считать любое нагретое тело, отдающее тепло окружающим его предметам в основном излучением, в то время как остальные пути передачи тепла от него сведены к минимуму.

Чтобы стало еще понятнее, представим себе привычный радиатор отопления. Если он установлен на стене, то тепло от него передается в основном двумя путями (если, конечно, не считать путь прямого соприкосновения с ним, реализуемый, например, в случаях, когда очень хочется согреть определенную часть тела) конвекцией, т.е. нагревом обтекающего радиатор воздуха, и излучением. Если тот же радиатор установить под потолком, то конвективная составляющая теплообмена сведется к минимуму и останется в основном излучение, которое можно усилить, установив за радиатором отражатель. В результате мы получим прибор, который вполне можно назвать инфракрасным обогревателем.

Что такое инфракрасные (ИК) лучи?

Инфракрасные (ИК) лучи – это электромагнитное излучение, подчиняющееся законам оптики и, следовательно, имеющее ту же природу, что и видимый свет. Они занимают спектральную область между красным видимым светом (длина волны 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением (1÷2 мм). В свою очередь инфракрасную область спектра условно разделяют на коротковолновую (от 0,74 до 2,5 мкм), средневолновую (2,5 ÷ 50 мкм) и длинноволновую (50÷2000 мкм). ИК-лучи выделяют все нагретые твёрдые и жидкие тела, при этом длина излучаемой волны зависит от температуры тела – чем она выше, тем короче волны, но выше интенсивность излучения.

Читайте также:  Оптимальная температура в частном доме зимой

Следует так же напомнить, что при низких температурах излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры излучаемые телом волны смещаются в видимую область спектра, и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах – белым.

Для чего мы об этом рассказали? Прежде всего для того, чтобы Вы смогли разобраться с путаницей, существующей в терминологии. Один производитель пишет, что его обогреватели инфракрасные, второй, что длинноволновые, третий, что темные, четвертый, что светлые. Так вот, все они являются инфракрасными, просто те обогреватели, которые называют длинноволновыми, имеют наименьшую температуру излучающей поверхности, и потому выделяют волны преимущественно в длинноволновой части спектра. Их же и называют темными – при такой температуре поверхности они не светятся. Средневолновые обогреватели имеют температуру поверхности выше и их обычно называют серыми, а коротковолновые, с максимальной температурой белыми или светлыми.

Например, полная классификация промышленных газовых инфракрасных обогревателей выделяет светлые высокотемпературные (с температурой излучения выше 1000Х), светлые среднетемпературные (800-1000°С), низкотемпературные каталитические (600-800°С), темные (400-

600"С) и супертемные (200-400°С) излучатели.

Свойства инфракрасного излучения.

Оптические свойства веществ (прозрачность, коэффициент отражения, коэффициент преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от оптических свойств в привычной для нас видимой области. Например, слой воды толщиной в несколько см непрозрачен для инфракрасного излучения с длиной волны > 1 мкм, (в связи с чем вода часто используется как теплозащитный фильтр), а пластинки кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной. У большинства металлов отражательная способность для инфракрасного излучения значительно больше, чем для видимого света, и возрастает с увеличением длины волны инфракрасного излучения. Например, коэффициент отражения А1, Аu, Аg, Сu при длине волны -10 мкм достигает 98%. Вот такие материалы, прозрачные для ИК лучей, или обладающие высокой способностью к их отражению и используются при создании инфракрасных приборов. Первые – в качестве «светофильтров» (в основном кварц), вторые – в качестве рефлекторов, позволяющих направить ИК-излучение в определенном направлении (в основном, алюминий).

Через воздух ИК-лучи проходят почти беспрепятственно. То есть, молекулы азота и кислород сами по себе, ИК-излучения не поглощают, а лишь несколько ослабляют его лишь в результате рассеяния. А вот пары воды, углекислый газ, озон и другие примеси, имеющиеся в воздухе, селективно поглощают инфракрасное излучение: пары воды – почти во всей инфракрасной области спектра, углекислый газ – в средней инфракрасной области. Наличие в воздухе взвешенных частиц – дыма, пыли, мелких капель воды так же приводит к ослаблению инфракрасного излучения в результате рассеяния его на этих частицах. К чему это мы опять углубились в научные «дебри»? Прежде всего, чтобы объяснить принцип ИК-обогрева.

Принцип инфракрасного обогрева.

Тепловое излучение от ИК-обогревателя (в дальнейшем ИКО), как мы выяснили, не поглощается воздухом, поэтому вся энергия от прибора почти без потерь достигает обогреваемых поверхностей и людей в зоне его действия. И греет он именно их, а не воздух помещения, как это происходит в конвекторах. То есть, тепло от ИКО передается в первую очередь твердотельным предметам (пол, стены, люди, оборудование и т. п.), а уже от них воздуху. Естественно, чем ближе к ИКО, тем плотнее поток тепла и выше температура предметов. Причем выделение тепла от ИКО происходит только в зоне его прямого действия, т. е, обогрев носит локальный характер, что и обеспечивает ИКО целый ряд преимуществ перед другими отопительными приборами.

Во-первых, при использовании ИКО практически отсутствует скапливание более теплого воздуха под крышей здания, что характерно, например, для конвективного обогрева (при этом способе обогрева теплый воздух в ряде случаев приходится принудительно возвращать в низ, используя для этого потолочные вентиляторы). Говоря проще, ИКО как раз тот самый отопительный прибор, который как нельзя лучше реализует старую врачебную мудрость – «Держи ноги в тепле, голову в холоде». Эта особенность работы ИКО делает их практически незаменимыми при решении задач экономичного обогрева помещений с высокими потолками, прогреть огромный объем которых технически слишком дорого, или аналогичных помещений, в которых обогревать надо только определенные рабочие зоны, а так же производственных помещений, в которых создание конвективных потоков воздуха, а значит и потоков содержащейся в этом воздухе пыли, нежелательно.

Во-вторых, при использовании локального «догрева» с помощью ИКО зон, в которых непосредственно находятся люди, можно позволить снижение температуры, создаваемой основной системой отопления во всем помещении, на несколько градусов. При этом «ощущаемая» температура останется неизменной, поскольку снижение температуры воздуха будет компенсироваться ИК-«добавкой», поглощаемой непосредственно человеческим телом.

Таким образом использование инфракрасных обогревателей приводит к снижению потребления энергии и уменьшению затрат на обогрев по сравнению с традиционными способами его осуществления.

В-третьих, ИКО, устанавливаемые под потолком и не накладывают никаких ограничений на размещение оборудования.

В-четвертых, решать при помощи ИКО можно специфические задачи, справиться с которыми другим способом просто не возможно. Это может быть, например, защита от холодного «излучения» в зимнее время высоких стеклянных витражей, куполов, окон с большой площадью остекления и т.п. свегопрозрачных конструкций. ИКО, установленные параллельно плоскости такой конструкций, создают высокоэффективный тепловой барьер для холода. И при этом (попутно) решат задачу очистки упомянутых конструкций от снега и льда, причем, очистки такого качества, на которое вряд ли способны даже «золотые» человеческие руки (ИКО нагревает конструкцию и снег, и лед просто стаивают). Кстати, подобным образом решается и задача очистки от снега и льда ступеней крыльца, дорожки, ведущей к нему, а так же выездов из гаражей, расположенных ниже уровня земли.

Как происходит управление приборами и системой отопления

на инфракрасных обогревателях?

В наиболее простом случае регулировка производится ручным включением/выключением инфракрасного обогревателя для чего некоторые из них, как мы увидим в дальнейшем снабжаются выключателями различного типе. Автоматическое же поддержание температуры в помещении производится с помощью терморегулятора – электронного или электромеханического. Если помещение небольшое, то в нем достаточно установить один терморегулятор, аналогичным терморегуляторам для теплых полов. Он-то и будет управлять как одним, так и несколькими обогревателями, установленными в данном помещении. Если помещение большое, то можно разбить его на несколько зон, установив в каждой из них собственный терморегулятор, что даст возможность устанавливать для каждой зоны собственную температуру. Думаем, что принцип работы терморегулятора подробно объяснять нет необходимости. Для потребителя их работа выглядит очень просто – задал температуру – нагрев начался. При достижении заданной температуры инфракрасного обогревателя отключатся, при падении температуры на 1-2оС, вновь включатся.

Существуют и более сложные системы управления. Их обеспечивают специальные приборы, с помощью которых можно управлять системой отопления, причем делать это по определенной, наперед заданной вами программе. Такая система сама выключит систему отопления после окончания рабочей смены или переведет ее в дежурный режим (например, +5÷7 оС), а перед началом следующего рабочего дня вновь её включит, чтобы «подогреть» рабочие места до комфортной температуры (причем для каждого помещения может быть задана собственная комфортная температура). И в результате Вы получаете ощутимую экономию, особенно заметную при односменном режиме работы.

В общем, при программировании можно удовлетворить любые пожелания.

В целом, подводя черту под вышесказанным можно резюмировать.

В лучистых системах отопления тепловое излучение представляет собой энергию электромагнитного излучения, обогрев осуществляется преимущественно тепловым направленным излучением в инфракрасном и видимом спектре длин волн. Эти системы отопления формируют микроклимат за счет прямого теплового излучения и вторичного излучения от нагретых поверхностей пола, стен и оборудования. Лучистые системы обогрева бывают бытовые и промышленные. Они размещаются, как правило, в верхней части помещений и площадок и могут устанавливаться на колоннах, стенах, подвешиваться к фермам, балкам, конструкциям перекрытий или размещаться на специальных стойках. Достоинства лучистой системы перед традиционными системами отопления: высокий КПД (95%), связанный с прямым преобразованием теплоносителя в тепловую энергию, требуемую на отопление, и ликвидацией промежуточного теплоносителя (пара, горячей воды, конденсата); более быстрый нагрев помещения; поддержание температуры при отключенной системе за счет аккумуляции тепла в элементах конструкции помещения и предметах; отсутствие интенсивных воздушных потоков, связанных с конвекцией; удобство терморегулирования; невозможность замораживания в зимний период времени коммуникаций и теплоприемников вследствие отсутствия воды в цикле производства тепла; бесшумность; мобильность (быстрый монтаж, перенос, наращивание, демонтаж и т.д.); существенная экономия капитальных затрат на установку оборудования и эксплуатационных расходов (из-за отсутствия котельных установок, тепловых сетей, калориферов, радиаторов и т.п.).

Читайте также:  Обратный клапан для дымохода газовой колонки

распечатать | скачать бесплатно Что такое инфракрасный обогрев?, Источник: ЗАО "Энергоресурс",
www.energoresurs-ekb.ru

скачать архив.zip(313 кБт)

Химический состав стандартного оргстекла, его структура. Характеристика оптических стёкол, классификация, основные свойства, способы получения. Виды промышленного кварцевого стекла: прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное, области применения.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 06.10.2017
Размер файла 38,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Данная работа написана на тему «Оптические материалы для инфракрасной области спектра».

Оптические материалы (например, стекло) — технические природные и синтетические материалы, прозрачные в том или ином диапазоне электромагнитных волн. Оптические материалы применяют для изготовления элементов оптических систем, работающих в разных областях спектра электромагнитных волн. В качестве оптических материалов используют неорганические, органические вещества. Роль оптических материалов могут выполнять такие оптические среды, как полимеры, оптические плёнки, воздух или другие газы (например, СО2 в газовых лазерах), жидкости.

Целью данной работы является изучение оптических материалов для инфракрасной области спектра.

Задачи в данной работе автор ставит следующие:

– рассмотреть оптические стекла;

– рассмотреть кварцевые стекла;

– рассмотреть органические стекла.

Работа состоит из основной части, введения и заключения. К работе также прилагается список использованной литературы и содержание работы.

1. Оптические стекла

Оптимческое стеклом — прозрачное стекло специального состава, используемое для изготовления различных деталей оптических приборов.

От обычного технического стекла отличается особенно высокой прозрачностью, чистотой, бесцветностью, однородностью, а также строго нормированными преломляющей способностью, дисперсией, в необходимых случаях – цветом. Выполнение всех этих требований значительно усложняет и удорожает производство оптического стекла.

В силу исключительно высоких требований, предъявляемых к качеству изображения в оптических системах, естественно возникла необходимость в изготовлении широкого ассортимента специальных сортов стекла, различных по своим свойствам.

В состав шихты для варки оптического стекла обычно входит чистый кремнезём, сода, борная кислота, нередко – соли бария, оксид свинца, фториды и другие компоненты.

Основные свойства оптического стекла характеризуются показателем преломления, средней дисперсией и коэффициентом дисперсии. В отдельных случаях для характеристики оптических стёкол используется частные дисперсии и относительные частные дисперсии.

В основу исторически сложившейся классификации оптических стёкол легло общее представление о связи между химическим составом и оптическими постоянными. До работ Шотта оптические стёкла состояли почти исключительно из кремнезёма в соединении с окислами натрия, калия, кальция и свинца. Для таких стёкол существует функциональная зависимость между показателями преломления n и коэффициентами средней дисперсии v, что и было отражено в так называемой диаграмме Аббе. На этой диаграмме бесцветные оптические стёкла располагаются в виде широкой области вытянутой от нижнего левого угла диаграммы к её правому верхнему углу. Таким образом, можно было увидеть взаимосвязь изменения двух основных оптических характеристик с химическим составом оптических стёкол. Причём, с возрастанием показателя преломления, коэффициент дисперсии, как правило, уменьшался.

В связи с этим были выделены два основных типа оптических стёкол: кромны (стёкла с низким показателем преломления и высоким значениями коэффициента дисперсии) и флимнты (стёкла с низкими значениям коэффициента дисперсии и высоким показателем преломления). При этом к группе кронов относились натриево-силикатные стекла, а к группе флинтов стёкла, содержащие свинец.

В дальнейшем, в связи с ростом числа оптических стёкол, потребовалось делить диаграмму Аббе на бомльшее число участков, соответствующих новым типам. Так, от кронов отделились лёгкие, тяжёлые и сверхтяжёлые кроны (ЛК, ТК, СТК), а от флинтов — лёгкие, тяжёлые и сверхтяжёлые флинты (ЛФ, ТФ, СТФ). К тому же, между лёгкими кронами и лёгкими флинтами появилась группа кронфлинтов.

Появились новые типы стёкол, как на основе несиликатных стеклообразователей (боратные, фосфатные, фторидные и др.), так и включающие новые компоненты (окислы лантана, тантала, титана). Такие типы часто (в каталогах зарубежных производителей — как правило) обозначаются с применением названий химических элементов, окислы которых и придают стёклам специфические свойства.

Использование подобных стёкол, для которых характерны иные сочетания главного показателя преломления и коэффициента дисперсии, существенно расширили область занимаемую оптическими стёклами на диаграмме Аббе. К тому же, связь между уменьшением коэффициента дисперсии и возрастанием показателя преломления стала менее заметной.

Кроме того, существуют так называемые «особые» стёкла, или стёкла с «особым ходом частных дисперсий». Большинство из них относятся к двум типам, объединённым собирательными терминами «ланг-кроны» (кроны с увеличенными относительными частными дисперсиями) и «курц-флинты» (флинты с уменьшенными частными дисперсиями). Эти наименования, происходящие от немецких слов lang (длинный) и kurz (короткий), весьма условны, и для большинства «особых» стёкол не связаны напрямую с особенностями химического состава и/или структуры.

Одни из первых серьёзных попыток получения оптического стекла, то есть стекла достаточной химической и физической однородности, и обладающего специфическими оптическими свойствами, можно отнести к XVII веку. Так, в труде немецкого химика Кункеля (Johannes Kunckel) «Ars vitraria experimentalis» (1689 г.) упоминается о борной и фосфорной кислотах, как компонентах стекла, и о боросиликатном кроне, близком по составу к некоторым современным сортам. В 1663 г. в патенте англичанина Тильсона упоминается о введении окиси свинца в «флинт-глас», а в XVIII веке это стекло начинают применять для изготовления ахроматических линз сперва Честер Мур Холл (1729 г.), а затем, и с бомльшим успехом, Питер Доллонд (1758 г.).

Началом промышленного производства оптического стекла можно считать результат многолетней работы швейцарца Гинана, которому, совместно с Фраунгофером, удалось внедрить на заводе Утцшнайдера в Бенедиктбойерне (Бавария) более или менее надёжный способ получения хорошего оптического стекла в горшках емкостью до 400 кг. Ключом к успеху был изобретённый Гинаном приём механического перемешивания расплава во время варки, круговыми движениями глиняного стержня, вертикально опущенного в стекло. В 1811 году, Гинаном и Фраунгофером, было запущено в производство два сорта оптического стекла: крон (72 % SiO2, 18 % K2O, 10 % CaO) и флинт (45 % SiO2, 12 %K2O, 43 % PbO)

Разработанный технологический процесс позволял изготавливать вполне удовлетворительные линзы диаметром до 200–250 мм. Однако сортамент оптических стёкол выпускаемых стекольными заводами в первой половине XIX века был практически ограничен двумя его типами.

Во второй половине XIX века немецкий химик Отто Шотт осуществляет, по предложению Эрнста Аббе, фундаментальное исследование влияния на свойства стекла различных компонентов, а в 1884 г. О. Шотт и Э. Аббе и К. Цейсс основывают в Йене завод начавший выпуск разнообразных сортов оптического стекла.

кварцевый стекло промышленный оптический

2. Кварцевое стекло

Квамрцевое стеклом, пламвленый кварц — однокомпонентное стекло из чистого оксида кремния, получаемое плавлением природных разновидностей кремнезёма — горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния.

Различают два вида промышленного кварцевого стекла: прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное. Непрозрачность кварцевому стеклу придает большое количество распределённых в нём мелких газовых пузырьков (диаметром от 0,03 до 0,3 мкм), рассеивающих свет. Оптическое прозрачное кварцевое стекло, получаемое плавлением горного хрусталя, совершенно однородно, не содержит видимых газовых пузырьков.

Непрозрачное кварцевое стекло часто служит сырьём для производства термостойкого огнеупорного материала — кварцевой керамики.

Свойства

· Обладает наименьшим среди стёкол на основе SiO2 показателем преломления (nD = 1,4584) и наибольшим светопропусканием, особенно для ультрафиолетовых лучей.

· Для кварцевого стекла характерна высокая термическая стойкость, коэффициент линейного термического расширения менее 1?10?6 К?1 (в диапазоне температур от 20 до 1400 °C).

· Кварцевое стекло — хороший диэлектрик, удельная электрическая проводимость при 20 °C — 10?14 — 10?16 Ом?1·м?1, тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20 °C и частоте 1016 Гц — 0,0025–0,0006.

Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляторов (особенно для высоких температур), изделий, стойких к температурным колебаниям. Незначительное количество отрезков кварцевого стекла используется для изготовления Линзы Френеля. В производстве термостойких огнеупорных материалов.

3. Органические стекла

Органимческое стеклом (оргстеклом), или полиметилметакрилат (ПММА) синтетический полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик, продаваемый под торговыми марками плексиглас, лимакрил, перспекс, плазкрил, акрилекс, акрилайт, акрипласт и др., также известный под названием акриловое стекло, акрил, плекс.

Материал под маркой Plexiglas создан в 1928 году, с 1933 года началось его промышленное производство фирмой «Rohm and Haas Company» (Дармштадт), в настоящее время Rohm GmbH. Появление органического стекла (в то время "плексиглас") в период между двумя мировыми войнами было востребовано бурным развитием авиации, непрерывным ростом скоростей полёта всех типов самолётов и появлением машин с закрытой кабиной пилота (экипажа). Необходимым элементом таких конструкций является фонарь кабины пилота. Для применения в авиации того времени органическое стекло обладало удачным сочетанием необходимых свойств: оптическая прозрачность, безосколочность, т. е. — безопасность для лётчика, водостойкость, нечувствительность к действию авиационного бензина и масел [1]. В СССР отечественный плексиглас-оргстекло был синтезирован в 1936 году в НИИ Пластмасс. В годы Второй мировой войны органическое стекло широко применялось в конструкциях фонаря кабины, турелей оборонительного вооружения тяжелых самолетов, элементов остекления перископов подводных лодок.

Читайте также:  Регулировка обратки радиаторов отопления

В наши дни теплостойкие фторакрилатные органические стекла используются в качестве легких и надежных деталей остекления высокоскоростных самолетов ОКБ «МиГ» в сочетании с высокопрочными конструкциями из алюминиевых, титановых сплавов и сталей, — работоспособны при температурах эксплуатации 230–250 °C.[2]

Тем не менее, полимеры только частично способны заменять термостойкие стёкла повышенной прочности — в большинстве случаев они употребимы только в виде композитов. Развитие авиации подразумевает полёты в верхних слоях атмосферы и гиперзвуковые скорости, высокие температуры и давление, когда органическое стекло вообще неприменимо. Примером тому могут служить летательные аппараты, сочетающие в себе качества космических кораблей и самолётов — «Спейс Шаттл» и «Буран».

Существуют органические альтернативы акриловому стеклу — прозрачные поликарбонат, поливинилхлорид и полистирол.

Органическое стекло полностью состоит из термопластичной смолы.

ти органические материалы только формально именуются стеклом, и относятся к совершенно иному классу веществ, о чём говорит и само название, и чем в основном определяются ограничения свойств, и, как следствие того — возможностей применения несопоставимых со стеклом по многим параметрам; органические стекла способны приблизиться по свойствам к большинству видов неорганических стёкол только в композитных материалах, однако огнеупорными они уже никогда не будут; стойкость к агрессивным средам органических стёкол также определяется значительно более узким диапазоном.

Тем не менее, материал этот, когда его свойства дают очевидные преимущества (исключая специальные виды стёкол), используется как альтернатива силикатному стеклу. Различия в свойствах этих двух материалов следующие:

· ПММА легче: его плотность (1190 кг/м?) приблизительно в два раза меньше плотности обычного стекла;

· ПММА более мягок чем обычное стекло и чувствителен к царапинам (этот недостаток исправляется нанесением стойких к царапинам покрытий);

· ПММА может быть легко деформирован при температурах выше 100 °C; при охлаждении в воде приданная форма сохраняется;

· ПММА легко поддаётся механической обработке обычным металлорежущим инструментом;

· ПММА лучше, чем неспециальные, разработанные с этой целью виды стёкол, пропускает ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, отражая при этом инфракрасное; светопропускание оргстекла несколько ниже (92–93 % против 99 % у лучших сортов силикатного);

· ПММА не устойчив к действию спиртов, ацетона и бензола.

Существует два типа оргстекла — литьевое и экструзионное.

Оргстекло (акриловое стекло, полиметилметакрилат (ПММА)) — продукт полимеризации метилметакрилата.

Химический состав стандартного оргстекла у всех производителей одинаков. Другое дело, когда необходимо получить материал с разными специфическими свойствами: ударопрочными (антивандальными), светорассеивающими, светопропускающими, шумозащитными, УФ-защитными, теплостойкими и др. Тогда в процессе получения листового материала может быть изменена его структура или в него могут быть добавлены соответствующие компоненты, обеспечивающие комплекс необходимых характеристик.

Оргстекло получают двумя способами: экструзией и литьем. Сам способ производства накладывает ряд ограничений и определяет некоторые свойства пластика. Экструзионное оргстекло — от англ. exstrusion, от нем. Extrudiert — получают методом непрерывной экструзии расплавленной массы гранулированного ПММА через щелевую головку с последующим охлаждением и резкой по заданным размерам. Блочное (в России утвердился термин «литьевое» — от англ. cast) — получают методом заливки мономера ММА между двумя плоскими стеклами с дальнейшей его полимеризацией до твердого состояния.

Заключение

Оптические материалы — природные и синтетические материалы, монокристаллы, стёкла (оптическое стекло, фотоситаллы), поликристаллические (прозрачные керамические материалы), полимерные (органическое стекло) и другие материалы, прозрачные в том или ином диапазоне электромагнитных волн. Их применяют для изготовления оптических элементов, работающих в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной областях спектра.

Роль оптических материалов иногда выполняют и оптические среды, некоторые полимеры, плёнки, воздух, газы, жидкости и другие вещества, пропускающие оптическое излучение.

Оптимческое стеклом — прозрачное стекло специального состава, используемое для изготовления различных деталей оптических приборов.

От обычного технического стекла отличается особенно высокой прозрачностью, чистотой, бесцветностью, однородностью, а также строго нормированными преломляющей способностью, дисперсией, в необходимых случаях – цветом. Выполнение всех этих требований значительно усложняет и удорожает производство оптического стекла.

Квамрцевое стеклом, пламвленый кварц — однокомпонентное стекло из чистого оксида кремния, получаемое плавлением природных разновидностей кремнезёма — горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния.

Органимческое стеклом (оргстеклом), или полиметилметакрилат (ПММА) синтетический полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик, продаваемый под торговыми марками плексиглас, лимакрил, перспекс, плазкрил, акрилекс, акрилайт, акрипласт и др., также известный под названием акриловое стекло, акрил, плекс.

Список использованной литературы

1. Акоста, В, Основы современной физики / В. Акоста- М. Просвещение, 1981.

2. Ефремов, А. И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов / А.И. Ефремов– 2 -е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2004. –321 с.: ил.

3. Трофимова, Т. И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов / Т.И. Трофимова 7-е изд., стер. — М.: Высш. шк., 2001. — 542 с.: ил.

Размещено на Allbest.ur

Подобные документы

Материалы с малой плотностью (легкие материалы), получение и способы их обработки. Химический состав стекла, его свойства и типы. Основы современной технологии получения стекла. Применение стекломатериалов в авиастроении, автомобилестроении, судостроении.

курсовая работа [1,7 M], добавлен 27.05.2013

История применения красителей, номенклатура их производства, техническая и химическая классификации. Химические свойства, применение, способы и стадии промышленного производства оптических отбеливателей. Способы очистки сточных вод от красителей.

курсовая работа [412,5 K], добавлен 02.05.2011

История изготовления и использования первого стекла древними египтянами. Физико-химические свойства, структура, виды материала и области его применения. Технология создания художественных произведений из стекла. Основные стеклообразующие вещества.

презентация [1,1 M], добавлен 07.04.2015

Свойства стали, ее получение и области применения. Классификация углеродистых сталей в зависимости от назначения, структуры, содержания углерода, качества. Качественные конструкционные углеродистые стали, их химический состав и механические свойства.

контрольная работа [999,9 K], добавлен 17.08.2009

История возникновения оргстекла. Свойства акрилового стекла, особенности его производства. Ассортимент литых акрилов. Обработка оргстекла напильником, удаление заусенцев, шлифование, полировка. Нарезание резьбы в пластиках. Чистка и уход за оргстеклом.

курсовая работа [42,7 K], добавлен 29.03.2011

Классификация цветных металлов, особенности их обработки и области применения. Производство алюминия и его свойства. Классификация электротехнических материалов. Энергетическое отличие металлических проводников от полупроводников и диэлектриков.

курсовая работа [804,3 K], добавлен 05.12.2010

Современные клеи, свойства, виды и области применения клеящих материалов. Лакокрасочные материалы и их основные компоненты, классификация по виду, химическому составу, основному назначению. Основные свойства и использование лакокрасочных материалов.

контрольная работа [31,3 K], добавлен 25.11.2011

Материалы для получения искусственной стекольной массы. Технология варки стекла. Физические, механические, термические и электрические свойства. Газопроницаемость и обезгаживание стекол. Химическая стойкость. Исходные материалы для стеклодувных работ.

курсовая работа [114,2 K], добавлен 11.07.2009

Свойства, структура, классы стекла. Методы получения и область применения ситаллов. Выбор состава и подготовка шихты стекла для конденсаторного ситалла. Варка и кристаллизация стекла, прессование стекломассы. Расчет диэлектрических потерь и проницаемости.

курсовая работа [493,0 K], добавлен 24.08.2012

Физические свойства стекла, его классификация. Современные технологии получения стекла. Характеристика листового стекла различного ассортимента, его использование в строительстве и производстве. Теплоизоляционные и звукоизоляционные стекломатериалы.

курсовая работа [57,2 K], добавлен 26.01.2015

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *