荧光　 fluorescence　 参见荧光和磷光(866页)。

　荧光电致发光材料　 fluorescence electroluminescent materials　 在电场作用下能够将电能以荧光的形式转化为光能的有机材料。化学结构上通常具有含有发射荧光的基团(称为荧光团)以及能使吸收波长改变并伴随荧光增强的助色基团。荧光电致发光材料需要具有较高的荧光量子效率。其发光机理是:发光层中由电子、空穴复合产生的激子的能量从荧光电致发光材料的单线态激发态(S1)辐射跃迁回到基态(S0),发出称为荧光的光。通过改变材料分子的化学结构可以得到不同发光颜色(色坐标CIE)的荧光发光材料(从紫外到红外区域),其中蓝光、绿光和红光三类荧光电致发光材料被广泛地应用在有机电致发光显示器(简称OLED)中。

　荧光粉　 phosphor　 在一定的激发条件下能发光的无机粉末材料,叫发光粉(luminophor)。按照激发方式的不同可分为光致发光材料、阴极射线致发光材料、放射线和X射线致发光材料、电致发光材料等。荧光粉按基质材料分类,主要有Ⅱ~Ⅵ族和Ⅲ~Ⅴ族化合物,以硫化锌为甚质的荧光粉是光致发光荧光粉,又是阴极射线、放射线、X射线激发下很有效的发光材料,也是电致发光最重要的材料之一;碱土金属硫化物,CaS:Ce;氧化物及硫氧化物,如Y2O3:Eu3+,Y2O2S:Eu3+是三基色灯用荧光粉和彩色电视用荧光粉;硅酸盐,如Zn2SiO4:Mr2+是彩色荧光灯和阴极射线管用荧光粉;磷酸盐,Ca5(PO4)3(F,Cl):Sb,Mn是荧光灯中应用最广泛的荧光粉;铝酸盐,如(CeTb)MgAl11O19是三基色灯用最多的绿色荧光粉;钒酸盐,如Y(PV)O4:Eu3+,是高压汞灯用荧光粉;还有卤化物,如BaF,Cl:Eu2+是X射线致发光材料。荧光粉的生产通常采用高温固相反应的工艺技术。把适当成分的化合物按一定的精确比例混合,在控制的气氛下按预定的时间和预定的温度灼烧而成,灼烧后经粉碎,用水或稀酸等洗涤处理,然后过滤、烘干、筛选即得成品。为了提高荧光粉的发光效率要严格控制原材料中一些特定的杂质元素含量,并对荧光粉的晶体形貌、颗粒尺寸及粒度分布都有一定的要求。荧光粉的实用价值主要是用荧光粉的发光效率及光通维持率来衡量。

　荧光线宽　 fluorescence linewidth　 荧光频谱分布曲线上的两个半高强度点之间的频率宽度,称为谱线宽度或半值宽度,简称线宽。由于原子(分子、离子)体系的各能级存在固有宽度,也由于热运动及粒子之间的碰撞等主要因素的存在,导致辐射光谱线有一定的频率展开,使光谱中各个频率分量的强度随频率的变化呈现某种形状的分布(如图所示),称为谱线形状,描述该形状的函数g(v)叫作光谱线的线型函数。这函数在某一频率v0处取极大值gm,v0称为光谱线的中心频率。在v1和v2处

g(v1)=g(v2)=gm

Δv=v2-v1

为光谱线的宽度。也可把相应波长差Δλ称为光谱线的宽度。相应荧光谱线频率图上Δλ是两个对应频率的差。由于造成频率展宽的物理原因不同,谱线形状也不同。通常理论上简化的谱线形状有洛伦兹(Lorentz)线形和高斯(Gauss)线形,相应的线宽称为洛伦兹线宽和多普勒线宽。而实际观察到的线形介于两者之间,称为佛克脱(Voigt)线形(如图所示)。

　荧光颜料　 fluorescent pigment　 是一类在光激发后可发出荧光的有机颜料。用于激发的光源可为紫外线或日光,具有柔和、明亮、鲜艳的色调。与普通颜料比,其明度约高一倍,但其日晒牢度较差。荧光材料用量一般仅为着色物质量的0.015%左右,由于荧光颜料耐光性较差,着色时,常常将其与色调相同的有机或无机颜料配合使用。因此塑料着色制品在使用过程中荧光着色剂发生褪色时,制品光亮度下降而色调不致发生很大变化。荧光颜料可分为无机荧光颜料和有机荧光颜料,主要用于塑料、油墨、染料、文教用品中以提高装饰效果,近年来也用于制作太阳能聚集材料。

　萤石型结构　 fluorite structure　 又称氟化钙型结构。以CaF2为代表的一类AB2型化合物的离子晶体结构。属于立方晶系,面心立方点阵,空间群为Fm3m。每个晶胞包含4个阳离子A,8个阴离子B。阴离子(如F-)具有简单的立方排列,阳离子(如Ca2+)充填可利用的阴离子六面体中心位置数的一半。晶胞中心有一个很大的空位,正负离子的配位数分别为8和4。对该结构,也可以把Ca2+看成按“立方密堆”,而F-占据全部四面体空隙。属CaF2型AB2化合物有ThO2、UO2、CeO2、BaF2、PbF2、SrF2等。这些化合物正离子半径较大。CaF2熔点低,可用于冶金及水泥生产,优质萤石单晶具有透红外线能力;UO2是极好的核燃料;CeO2可作为高温燃料电池中构成离子导电通路的新型固体电介质材料;具有类似萤石结构的ZrO2是一种优良的高温材料。

萤石型结构图

　应变软化　 strain softening　 指材料试件经1次或多次加载和卸载后,进一步变形所需的应力(载荷极限)比原来的要小,即应变后材料变软的现象。对高分子而言,通常指材料被拉伸至屈服点以后,当进一步增加应变时,材料的负载力会下降的现象。

　应变时效　 strain aging　 在塑性变形时或变形后钢中间隙固溶原子C、N与位错发生弹性交互作用而引起钢的性能变化的过程。性能的变化发生在变形之后的称为静态应变时效;性能变化与塑性应变同时发生的称为动态应变时效。钢中应变时效可区分为三个过程:间隙原子在位错核心或畸变场的短程有序分布、Cottrell气团(及Snoek气团)的形成、间隙原子过饱和沉淀相的析出。通常所说的应变时效系指低碳钢的静态应变时效,在常温长时间放置过程中发生间隙固溶原子与位错的交互作用,形成气团,使位错运动变得困难,导致强度和硬度增高、塑性和韧性下降,且重新出现屈服点现象。

　应变硬化　 strain hardening　 又称加工硬化。塑性变形阻力(继续塑性变形所需外应力)随塑性变形量的增大而增加的现象。应变硬化的本质是在塑性变形过程中位错运动的阻力愈来愈大。塑性变形过程中位错将增殖,从而位错密度随变形量增大而升高,当晶体中位错密度愈大时,运动位错遇到的阻力也愈大,需要不断增大外应力才能使塑性变形继续进行。应变硬化程度用应变硬化率来表示。

　应力弛豫速率　 见应力松弛速率(871页)。

　应力发白　 stress whitening　 通常指高分子材料在应力作用下内部产生大量微裂纹、光线在应力区的局部折射率发生变化而在材料中出现发白区域的现象。应力发白可以是材料中微空洞形成的结果,而对于非均相材料来说,也可以是材料中形成微裂纹的结果。

　应力集中　 stress concentration　 物体内几何不连续(如缺口或裂纹)或缺陷(对金属如位错塞积群)附近的应力比平均(或名义)应力要高,称为应力集中。对于孔或缺口,可用应力集中系数Kt来描述应力集中,它等于集中应力和名义应力之比。带有圆孔(半径为a)的宽板,拉伸名义应力(载荷除净截面积)为σ,则法线和拉应力垂直的孔边(r=a)的应力为σmax=Kt,Kt=3,而当r=3a时,Kt=1.074。这表明,离孔端愈远,应力集中就愈小。对于短轴为2b,长轴为2a的椭圆,长轴端点(其曲率半径为ρ=b2/a)的应力为

σmax=σ(1+2a/b)=σ(1+2)

Kt=1+2

这对其他类型缺口也适用。很显然,缺口曲率半径ρ愈小,应力集中就愈大。对于一个长为2a的中心贯穿裂纹,裂纹延长线上各点的应力为

σyy=σ

它明显比名义应力σ要大,而且愈接近裂尖,应力集中就愈大。当位错塞积在障碍前方时,就会引起应力集中,即

τ=τ0(1+)

式中,τ0是作用在滑移面上的分切应力;L是位错塞积群长度;r是离塞积群前端的距离。当r很小时,τ=nτ0,n是塞积位错数目。

　应力疲劳　 参见疲劳试验(586页)。

　应力强度因子　 stress intensity factor　 控制裂纹前端各点弹性应力场大小的参量(即裂尖应力场大小的度量)称为应力强度因子,用KⅠ,KⅡ或KⅢ表示,下标分别表示Ⅰ型,Ⅱ型和Ⅲ型裂纹。对Ⅰ型,即张开型裂纹(外加正应力使裂纹面张开)

KⅠ=σY

式中,a是裂纹长度;σ是名义应力;Y是无量纲裂纹形状因子。对长为2a的中心贯穿裂纹

Y=

对Ⅱ型,即滑开型裂纹(外加切应力使裂纹面滑开)

KⅡ=τY2

Y2是裂纹形状因子。对Ⅲ型,即撕开型裂纹(外加切应力使裂纹面撕开或扭转)

KⅢ=τY3

应力强度因子的单位是MPa·m1/2(或MN·m-3/2)。可以用多种方法(解析法、有限元计算、实验标定等)来计算特定裂纹的应力强度因子。裂纹前端的弹性应力和位移可用应力强度因子表示,如Ⅰ型裂纹前端各点(坐标为r,θ)的应力为

σij=(KⅠ/)fij(θ)(r≪a)

式中, fij(θ)是θ角的函数。KⅠ和裂纹扩展能量改变率(即裂纹扩展动力)GⅠ有关

GⅠ=/E'

E'=E(平面应力),E'=E(1-v2)(平面应变)。

　硬彩　 见古彩(257页)。