無(wú)機(jī)非金屬材料的性能

1、第二章第二章 無(wú)機(jī)非金屬材料的無(wú)機(jī)非金屬材料的性能性能第一節(jié)第一節(jié) 熱學(xué)性能熱學(xué)性能無(wú)機(jī)非金屬材料的性能綜述無(wú)機(jī)非金屬材料的性能綜述1.傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的特性傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料的特性（1）優(yōu)點(diǎn)：具有抗腐蝕、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)。）優(yōu)點(diǎn)：具有抗腐蝕、耐高溫的優(yōu)點(diǎn)。（2）缺點(diǎn)：質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的弱點(diǎn)。）缺點(diǎn)：質(zhì)脆、經(jīng)不起熱沖擊的弱點(diǎn)。 傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料與現(xiàn)在所用的許多金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料與現(xiàn)在所用的許多金屬材料相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，這使得很多行業(yè)的科學(xué)家相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，這使得很多行業(yè)的科學(xué)家都對(duì)它情有獨(dú)鐘，然而，它的弱點(diǎn)的存在，又使它的都對(duì)它情有獨(dú)鐘，然而，它的弱點(diǎn)的存在，又使它的應(yīng)

2、用范圍受到了一定的限制。為此，科學(xué)家們進(jìn)行深應(yīng)用范圍受到了一定的限制。為此，科學(xué)家們進(jìn)行深入的研究和探索，并進(jìn)行了反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，隨之而來(lái)的入的研究和探索，并進(jìn)行了反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，隨之而來(lái)的便是多種多樣具有特殊性能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料的便是多種多樣具有特殊性能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料的問(wèn)世。問(wèn)世。 2. 2.新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性新型無(wú)機(jī)非金屬材料的特性（1）耐高溫、強(qiáng)度高。）耐高溫、強(qiáng)度高。 氧化鋁陶瓷（人造剛玉）氧化鋁陶瓷（人造剛玉）主要特性主要特性高熔點(diǎn)；高熔點(diǎn)；高硬度；高硬度；可制成透明可制成透明陶瓷；陶瓷；無(wú)毒、不溶于水，強(qiáng)度高；無(wú)毒、不溶于水，強(qiáng)度高；對(duì)人體有較好的適應(yīng)性對(duì)人體有較好的適應(yīng)性

3、 主要用途主要用途高級(jí)耐火材料，剛玉球磨機(jī)；高壓鈉高級(jí)耐火材料，剛玉球磨機(jī)；高壓鈉燈的燈管、人造骨、人造牙、人造心燈的燈管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造關(guān)節(jié)等瓣膜、人造關(guān)節(jié)等 高壓鈉燈是發(fā)光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光高壓鈉燈是發(fā)光效率很高的一種電光源，光色金白，在它的燈光下看物清晰，不刺眼。平均壽命長(zhǎng)達(dá)下看物清晰，不刺眼。平均壽命長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)小時(shí)萬(wàn)小時(shí)2萬(wàn)小時(shí)，比高壓汞燈萬(wàn)小時(shí)，比高壓汞燈壽命長(zhǎng)壽命長(zhǎng)2倍，高過(guò)白熾燈的壽命倍，高過(guò)白熾燈的壽命10倍，是目前壽命最長(zhǎng)的燈。早在倍，是目前壽命最長(zhǎng)的燈。早在30年代初，人們就已經(jīng)知道利用鈉蒸氣放電可獲得一種高效率的光源，年代初，人們就

4、已經(jīng)知道利用鈉蒸氣放電可獲得一種高效率的光源，但一直到但一直到1960年，高壓鈉燈才呱呱墜地，后經(jīng)不斷發(fā)展改進(jìn)，才得以年，高壓鈉燈才呱呱墜地，后經(jīng)不斷發(fā)展改進(jìn)，才得以實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用。 為什么從知道鈉蒸氣放電為什么從知道鈉蒸氣放電到高壓鈉燈的使用經(jīng)過(guò)了二到高壓鈉燈的使用經(jīng)過(guò)了二十幾個(gè)年頭呢十幾個(gè)年頭呢? 鈉蒸氣放電會(huì)產(chǎn)生超過(guò)鈉蒸氣放電會(huì)產(chǎn)生超過(guò)1000的高溫；鈉蒸氣有的高溫；鈉蒸氣有強(qiáng)烈的腐蝕作用，所以普通玻璃燈管承受不了鈉蒸氣強(qiáng)烈的腐蝕作用，所以普通玻璃燈管承受不了鈉蒸氣放電產(chǎn)生的高溫，此時(shí)普通玻璃要軟化。但氧化鋁材放電產(chǎn)生的高溫，此時(shí)普通玻璃要軟化。但氧化鋁材料陶瓷能承受高溫，又耐腐蝕，

5、透明氧化鋁陶瓷的熔料陶瓷能承受高溫，又耐腐蝕，透明氧化鋁陶瓷的熔點(diǎn)高達(dá)點(diǎn)高達(dá)2050，能在，能在1600的環(huán)境里不受鈉蒸氣腐的環(huán)境里不受鈉蒸氣腐蝕，因此用氧化鋁陶瓷。蝕，因此用氧化鋁陶瓷。 材料的熱學(xué)性能材料的熱學(xué)性能主要主要包括材料的包括材料的熱容熱容、熱膨脹熱膨脹、熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)、熱電勢(shì)和熱穩(wěn)定性等。、熱電勢(shì)和熱穩(wěn)定性等。同學(xué)們知道一些應(yīng)用同學(xué)們知道一些應(yīng)用熱學(xué)性能的實(shí)例嗎？熱學(xué)性能的實(shí)例嗎？熱學(xué)性能熱學(xué)性能熱學(xué)性能熱學(xué)性能被子被子聲聲 子子什么是聲子？什么是聲子？ 非金屬材料非金屬材料 自由電子很少自由電子很少 離子晶體（離子構(gòu)成）離子晶體（離子構(gòu)成） 共價(jià)晶體（原子構(gòu)成）共價(jià)晶體（原子構(gòu)

6、成）這些質(zhì)點(diǎn)可以在平衡位置這些質(zhì)點(diǎn)可以在平衡位置上振動(dòng)，形成格波，格波上振動(dòng)，形成格波，格波可以在整個(gè)材料中傳播?？梢栽谡麄€(gè)材料中傳播。聲聲 子子電磁波電磁波光光 子子晶格原子熱振晶格原子熱振動(dòng)波動(dòng)波聲聲 子子聲聲 子子TTTQC)( 固體的熱容是原子振動(dòng)在宏觀性質(zhì)上的一個(gè)最直接的表現(xiàn)固體的熱容是原子振動(dòng)在宏觀性質(zhì)上的一個(gè)最直接的表現(xiàn) 熱容：熱容：物體溫度升高物體溫度升高1K所需要增加的熱量。所需要增加的熱量。 （J/K） 熱熱 容容恒壓熱容：恒壓熱容：加熱條件在恒壓下進(jìn)行加熱條件在恒壓下進(jìn)行恒容熱容：恒容熱容：加熱條件在恒容下進(jìn)行加熱條件在恒容下進(jìn)行mTHmTQCppp1)(1)(mTUmT

7、QCvvv1)(1)(熱熱 容容實(shí)際材料中：實(shí)際材料中：高溫時(shí)：高溫時(shí)： CV為常量為常量3R(杜隆杜隆珀替定律珀替定律) )。低溫時(shí)：低溫時(shí)：CV 的實(shí)驗(yàn)值并的實(shí)驗(yàn)值并不是一個(gè)恒量不是一個(gè)恒量. . 與與T3成比例，成比例，漸趨于零。漸趨于零。T/K Cv0 常數(shù)常數(shù)3TC 熱熱 容容鋁擠塞銅制作工藝，將銅材導(dǎo)熱速度快和鋁材鋁擠塞銅制作工藝，將銅材導(dǎo)熱速度快和鋁材單位質(zhì)量熱容更高的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合。單位質(zhì)量熱容更高的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合。 你知道生活中材料熱容的應(yīng)用嗎？你知道生活中材料熱容的應(yīng)用嗎？熱熱 容容熱膨脹：熱膨脹： 物體體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象物體體積或長(zhǎng)度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象l線膨脹系數(shù)線

8、膨脹系數(shù)Tlll0Kl/101065材料：材料：熱膨脹熱膨脹V體膨脹系數(shù)體膨脹系數(shù)TVVaV0各向異性的材料：各向異性的材料：各晶軸方向的線膨脹系數(shù)不同，各晶軸方向的線膨脹系數(shù)不同，假如分別為假如分別為a 、b 、c， 則有則有 各項(xiàng)同性的材料各項(xiàng)同性的材料：cbaVlV3熱膨脹熱膨脹熱膨脹熱膨脹原子勢(shì)能原子勢(shì)能原子間距關(guān)系原子間距關(guān)系由于由于原子間作用力是非簡(jiǎn)諧的，原子間作用力是非簡(jiǎn)諧的，使得使得原子勢(shì)能呈非對(duì)稱。原子勢(shì)能呈非對(duì)稱。熱膨脹熱膨脹 r0是能量的最低處，是能量的最低處，TT, ,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)幅度質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)幅度質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)能量質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)能量質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置位置r r0 0出現(xiàn)兩個(gè)偏

9、離間距，出現(xiàn)兩個(gè)偏離間距，最終離開(kāi)平衡位置的平均最終離開(kāi)平衡位置的平均距離增加。距離增加。因此：因此： T， 質(zhì)點(diǎn)距離質(zhì)點(diǎn)距離 體積體積熱膨脹熱膨脹如何省力地開(kāi)如何省力地開(kāi)啟玻璃罐頭？啟玻璃罐頭？熱膨脹熱膨脹砂鍋砂鍋熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)t時(shí)間內(nèi)通過(guò)時(shí)間內(nèi)通過(guò)S截面上的熱量為截面上的熱量為Q 傅里葉定律： 熱流熱流q的物理意義：的物理意義：指單位溫度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)指單位溫度梯度下，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位垂直面積的熱量，單位單位垂直面積的熱量，單位為為J/(m2Sk)或或W/(mK)。dxdTtSQq導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo) 當(dāng)存在溫度差是，高溫端，質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加，和鄰當(dāng)存在溫度差是，高溫端，質(zhì)點(diǎn)動(dòng)

10、能增加，和鄰近溫度低的質(zhì)點(diǎn)碰撞程度增加，熱量開(kāi)始傳遞給近溫度低的質(zhì)點(diǎn)碰撞程度增加，熱量開(kāi)始傳遞給溫度低的質(zhì)點(diǎn)，依次結(jié)果，熱量就從高溫端傳到溫度低的質(zhì)點(diǎn)，依次結(jié)果，熱量就從高溫端傳到低溫端。低溫端。dxdT低溫低溫高溫高溫氣體材料導(dǎo)熱氣體材料導(dǎo)熱分子間直接碰撞（導(dǎo)熱性差），分子間直接碰撞（導(dǎo)熱性差），金屬材料導(dǎo)熱金屬材料導(dǎo)熱主要是自由電子間碰撞主要是自由電子間碰撞，無(wú)機(jī)非金屬材料導(dǎo)熱無(wú)機(jī)非金屬材料導(dǎo)熱晶格振動(dòng)（格波），晶格振動(dòng)（格波），熱輻射熱輻射光子（電磁波）光子（電磁波）固體材料中熱量是由自由電子、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)、熱輻射所傳遞的固體材料中熱量是由自由電子、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)、熱輻射所傳遞的熱傳導(dǎo)機(jī)制相應(yīng)的分

11、為三種熱傳導(dǎo)機(jī)制相應(yīng)的分為三種(二二) 聲子熱導(dǎo)聲子熱導(dǎo)(三三) 光子熱導(dǎo)光子熱導(dǎo)(一一) 電子熱導(dǎo)電子熱導(dǎo) 無(wú)機(jī)非金屬材料，無(wú)機(jī)非金屬材料，自由電子很少自由電子很少。主要通過(guò)。主要通過(guò)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成格波格波，格波在材料中傳播，來(lái)，格波在材料中傳播，來(lái)導(dǎo)熱。導(dǎo)熱。熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)聲子：聲子：質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)能量是量子化的，質(zhì)點(diǎn)熱振動(dòng)能量是量子化的，聲頻波的間隔能級(jí)聲頻波的間隔能級(jí)hv, , hv是這種量子化彈性波的最是這種量子化彈性波的最小單位，稱為量子或聲子。小單位，稱為量子或聲子。聲子能量聲子能量: hv值大小值大小hvnEn)21( 聲子數(shù)：聲子數(shù)：忽略零點(diǎn)能忽略零點(diǎn)能1/2hv，hvE

12、nn熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)溫度平衡時(shí)：溫度平衡時(shí)：同樣多的振動(dòng)模式同樣多的振動(dòng)模式 同樣多的振動(dòng)振幅同樣多的振動(dòng)振幅 同樣多的聲子數(shù)同樣多的聲子數(shù)T1低低:較少的振動(dòng)模式較少的振動(dòng)模式較小的振動(dòng)振幅較小的振動(dòng)振幅較少的聲子被激發(fā)較少的聲子被激發(fā)較少的聲子數(shù)較少的聲子數(shù)T高高:較多的振動(dòng)模式較多的振動(dòng)模式較大的振動(dòng)振幅較大的振動(dòng)振幅較多的聲子被激發(fā)較多的聲子被激發(fā)較多的聲子數(shù)較多的聲子數(shù)低溫低溫高溫高溫聲子濃度梯度（擴(kuò)散）聲子濃度梯度（擴(kuò)散）熱阻：熱阻： 聲子擴(kuò)散過(guò)程中的各種散射。聲子擴(kuò)散過(guò)程中的各種散射。從晶格格波的聲子理論可知：從晶格格波的聲子理論可知：熱傳導(dǎo)過(guò)程熱傳導(dǎo)過(guò)程是是聲子從高濃度區(qū)域到低濃度

13、區(qū)的擴(kuò)散聲子從高濃度區(qū)域到低濃度區(qū)的擴(kuò)散 過(guò)程。如果聲子不發(fā)生碰撞，聲子的擴(kuò)散速度就是過(guò)程。如果聲子不發(fā)生碰撞，聲子的擴(kuò)散速度就是 熱量的傳播速度。熱量的傳播速度。但事實(shí)上，但事實(shí)上，聲子在擴(kuò)散過(guò)程中肯定要發(fā)生碰撞聲子在擴(kuò)散過(guò)程中肯定要發(fā)生碰撞。從而從而 產(chǎn)生熱阻。產(chǎn)生熱阻。熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)多孔耐火磚：熱膨脹系數(shù)??；多孔耐火磚：熱膨脹系數(shù)??； 熱導(dǎo)率低。熱導(dǎo)率低。第二章第二章 無(wú)機(jī)非金屬材料的無(wú)機(jī)非金屬材料的性能性能第二節(jié)第二節(jié) 力學(xué)性能力學(xué)性能孩子吃飯用瓷碗嗎？孩子吃飯用瓷碗嗎？不用！不用！用不銹鋼碗或塑料碗！用不銹鋼碗或塑料碗！瓷本身易碎！瓷本身易碎！硬度大、耐磨損硬度大、耐磨損高

14、壓鈉燈高壓鈉燈氧化鋁陶瓷制品氧化鋁陶瓷制品熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高透明、耐高壓透明、耐高壓星式星式氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷球磨機(jī)球磨機(jī) 氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷 球磨罐球磨罐材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能彈性變形彈性變形 胡克定律胡克定律：材料應(yīng)力：材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，在彈應(yīng)變關(guān)系，在彈性限度內(nèi)，成正比關(guān)系，其比例系數(shù)性限度內(nèi)，成正比關(guān)系，其比例系數(shù)E就是彈性模量。就是彈性模量。xxxxExxyyE 小變形近似，簡(jiǎn)諧近似；小變形近似，簡(jiǎn)諧近似； 原子間共振頻率與原子折合質(zhì)量以及彈原子間共振頻率與原子折合質(zhì)量以及彈性常數(shù)間的關(guān)系為性常數(shù)間的關(guān)系為彈性變形彈性變形12skm彈性變形彈性變形理想彈性理想彈性：在振動(dòng)條件下

15、，應(yīng)力和應(yīng)變之：在振動(dòng)條件下，應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系完全遵從胡克定律，應(yīng)力與應(yīng)變間的關(guān)系完全遵從胡克定律，應(yīng)力與應(yīng)變隨時(shí)保持同相位。隨時(shí)保持同相位。滯彈性滯彈性：是指在彈性范圍內(nèi)出現(xiàn)的非彈性：是指在彈性范圍內(nèi)出現(xiàn)的非彈性現(xiàn)象。現(xiàn)象。應(yīng)變不僅與應(yīng)力有關(guān)，而且與時(shí)間應(yīng)變不僅與應(yīng)力有關(guān)，而且與時(shí)間有關(guān)有關(guān)。彈性變形彈性變形蠕變?nèi)渥儯汗腆w材料在恒定荷載下，變形隨時(shí)間延續(xù)而緩：固體材料在恒定荷載下，變形隨時(shí)間延續(xù)而緩慢增加的不平衡過(guò)程，或材料受力后內(nèi)部原子由不平慢增加的不平衡過(guò)程，或材料受力后內(nèi)部原子由不平衡到平衡的過(guò)程。當(dāng)外力除去后，蠕變變形不能立即衡到平衡的過(guò)程。當(dāng)外力除去后，蠕變變形不能立即消失。消

16、失。例如：瀝青、水泥混凝土、玻璃和各種金屬等在持續(xù)例如：瀝青、水泥混凝土、玻璃和各種金屬等在持續(xù)外力作用下，除初始彈性變形外，都會(huì)出現(xiàn)不同程度外力作用下，除初始彈性變形外，都會(huì)出現(xiàn)不同程度的隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)展的緩慢變形（蠕變）。的隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)展的緩慢變形（蠕變）。 彈性后效：彈性后效：當(dāng)外力除去后，應(yīng)變只消失一部當(dāng)外力除去后，應(yīng)變只消失一部分，另一部分隨時(shí)間慢慢消失，其實(shí)不能立分，另一部分隨時(shí)間慢慢消失，其實(shí)不能立即消失的應(yīng)變是蠕變應(yīng)變，不能立即消失。即消失的應(yīng)變是蠕變應(yīng)變，不能立即消失。彈性變形彈性變形000(t)tRReMM彈性變形彈性變形 無(wú)機(jī)非金屬材料：硬度高；無(wú)機(jī)非金屬材料：硬度高；

17、 應(yīng)用最廣泛之測(cè)硬度方法：維氏硬度應(yīng)用最廣泛之測(cè)硬度方法：維氏硬度（HV）；）； 溫度上升，硬度下降溫度上升，硬度下降。硬度與強(qiáng)度硬度與強(qiáng)度硬度與強(qiáng)度硬度與強(qiáng)度 脆性斷裂（低溫，常溫下無(wú)機(jī)非金屬材脆性斷裂（低溫，常溫下無(wú)機(jī)非金屬材料）；料）； 延性斷裂（金屬材料）；延性斷裂（金屬材料）； 蠕變斷裂（高溫下合金與陶瓷）。蠕變斷裂（高溫下合金與陶瓷）。材料的斷裂材料的斷裂 材料的理論斷裂強(qiáng)度材料的理論斷裂強(qiáng)度材料的斷裂材料的斷裂0TEa 材料的理論斷裂強(qiáng)度高達(dá)材料的理論斷裂強(qiáng)度高達(dá)E/5到到E/10； 除很細(xì)的石英玻璃纖維和氧化鋁晶須而除很細(xì)的石英玻璃纖維和氧化鋁晶須而外，外，大部分材料實(shí)際斷裂強(qiáng)

18、度僅僅只有大部分材料實(shí)際斷裂強(qiáng)度僅僅只有E/100到到E/1000！材料的斷裂材料的斷裂材料的斷裂材料的斷裂為何斷裂強(qiáng)度為何斷裂強(qiáng)度的理論值與實(shí)的理論值與實(shí)際值差別如此際值差別如此之大？之大？材料的斷裂材料的斷裂 無(wú)機(jī)非金屬材料缺陷，萌生出微裂紋；無(wú)機(jī)非金屬材料缺陷，萌生出微裂紋； 微裂紋應(yīng)力集中，微裂紋擴(kuò)展。微裂紋應(yīng)力集中，微裂紋擴(kuò)展。材料的斷裂材料的斷裂第二章第二章 無(wú)機(jī)非金屬材料的無(wú)機(jī)非金屬材料的性能性能第三節(jié)第三節(jié) 其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能介電陶瓷介電陶瓷鋰離子電池鋰離子電池 快離子導(dǎo)體快離子導(dǎo)體收音機(jī)喇叭收音機(jī)喇叭吸鐵石吸鐵石收音機(jī)喇叭上的吸鐵石收音機(jī)喇叭上的吸鐵石不是鐵

19、磁體！不是鐵磁體！車窗玻璃車窗玻璃 電學(xué)性能電學(xué)性能 磁學(xué)性能磁學(xué)性能 光學(xué)性能光學(xué)性能 化學(xué)性能化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能 導(dǎo)導(dǎo) 體體： 10 10 。 其中其中 純金屬純金屬：10 10 10 10 合金合金：10 10 10 10 。 半導(dǎo)體半導(dǎo)體：在在10 10 10 10 。 絕緣體絕緣體：10 10 。 5 58 87 77 75 55 59 99 9m mmmmm除快離子導(dǎo)體外，無(wú)機(jī)非金屬材料一般屬于除快離子導(dǎo)體外，無(wú)機(jī)非金屬材料一般屬于絕緣體與半導(dǎo)體。絕緣體與半導(dǎo)體。m 離子導(dǎo)電性離子導(dǎo)電性其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性

20、能除了常見(jiàn)的自除了常見(jiàn)的自由電子導(dǎo)電而由電子導(dǎo)電而外，離子能否外，離子能否貢獻(xiàn)電導(dǎo)？貢獻(xiàn)電導(dǎo)？肖特基缺陷和弗倫克爾缺陷肖特基缺陷和弗倫克爾缺陷AgBr中的中的Frenkel缺陷缺陷 KCl中的中的Schottky缺陷缺陷Br-Ag+Cl-K+其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能 離子遷移所需活化能；離子遷移所需活化能； 無(wú)序的熱運(yùn)動(dòng)；無(wú)序的熱運(yùn)動(dòng)； 如果是由大半徑的陰離子構(gòu)成骨架，并且如果是由大半徑的陰離子構(gòu)成骨架，并且對(duì)陽(yáng)離子束縛能力弱，有大量空隙，陽(yáng)離對(duì)陽(yáng)離子束縛能力弱，有大量空隙，陽(yáng)離子可在空隙自由移動(dòng)子可在空隙自由移動(dòng)快離子導(dǎo)體快離子導(dǎo)體。其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能三、能帶理

21、論三、能帶理論 晶體中，由于原子之間的相互作用，原子中晶體中，由于原子之間的相互作用，原子中的能級(jí)將的能級(jí)將“展開(kāi)展開(kāi)”，電子也可以從一個(gè)原子移，電子也可以從一個(gè)原子移到另一個(gè)原子上，從而不斷的在晶體中運(yùn)動(dòng)。到另一個(gè)原子上，從而不斷的在晶體中運(yùn)動(dòng)。電子的這種運(yùn)動(dòng)叫做共有化。電子的這種運(yùn)動(dòng)叫做共有化。其能量是量子化其能量是量子化的，每個(gè)能級(jí)只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電的，每個(gè)能級(jí)只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子。子。由于晶體中電子能級(jí)間的間隙很小，可以由于晶體中電子能級(jí)間的間隙很小，可以把能級(jí)分布看成是準(zhǔn)連續(xù)的，稱為把能級(jí)分布看成是準(zhǔn)連續(xù)的，稱為能帶能帶。其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能能量是

22、能量是“量子化量子化”的，的，n為量子數(shù)；為量子數(shù)；能帶是能帶是整個(gè)晶體的性質(zhì)整個(gè)晶體的性質(zhì)，不是個(gè)別原子的性質(zhì)。，不是個(gè)別原子的性質(zhì)。其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能能能 帶帶 固體中原子的能級(jí)展成能帶以后，原子中固體中原子的能級(jí)展成能帶以后，原子中原有的電子也就填充在能帶中；（原有的電子也就填充在能帶中；（對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于原子中電子由低能級(jí)向高能級(jí)排布，固體原子中電子由低能級(jí)向高能級(jí)排布，固體中電子也是由低能帶向高能帶填充的中電子也是由低能帶向高能帶填充的） 對(duì)于半導(dǎo)體與絕緣體，是剛好填滿低能量對(duì)于半導(dǎo)體與絕緣體，是剛好填滿低能量的幾個(gè)能帶，而被填滿的最高能帶上方是的幾個(gè)能帶，而被填滿的最

23、高能帶上方是禁帶，禁帶上方則是一個(gè)電子也沒(méi)有的空禁帶，禁帶上方則是一個(gè)電子也沒(méi)有的空能帶。而導(dǎo)體則是有半空半滿的非滿能帶。能帶。而導(dǎo)體則是有半空半滿的非滿能帶。其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能 只有只有非滿帶非滿帶的電子才參與導(dǎo)電。的電子才參與導(dǎo)電。其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能 介電性：絕緣體又叫電介質(zhì)。介電性：絕緣體又叫電介質(zhì)。 絕緣體絕緣體 絕緣絕緣 存儲(chǔ)電能存儲(chǔ)電能如同水壩攔水，有水位差而如同水壩攔水，有水位差而無(wú)水流，存儲(chǔ)水能一樣，絕無(wú)水流，存儲(chǔ)水能一樣，絕緣體相當(dāng)于一道緣體相當(dāng)于一道“電的堤電的堤壩壩”，能夠存儲(chǔ)電能。，能夠存儲(chǔ)電能。 Q:電介質(zhì)不同的電容器，電位相同時(shí)，

24、所存儲(chǔ)的電介質(zhì)不同的電容器，電位相同時(shí)，所存儲(chǔ)的電荷是否相同？電荷是否相同？其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能+-+-+平板電容器的電容量：平板電容器的電容量： 稱靜態(tài)介電常數(shù)稱靜態(tài)介電常數(shù)極板間為真空時(shí)的電容：極板間為真空時(shí)的電容：0 0為真空介電常數(shù)為真空介電常數(shù) 當(dāng)兩極板間放入電介質(zhì)，相同電位差時(shí)由于當(dāng)兩極板間放入電介質(zhì)，相同電位差時(shí)由于電介質(zhì)極化產(chǎn)生的表面感應(yīng)電荷部分屏蔽了極板電介質(zhì)極化產(chǎn)生的表面感應(yīng)電荷部分屏蔽了極板產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，使極板上的電荷增多，電容增大產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，使極板上的電荷增多，電容增大（根據(jù)（根據(jù)C=Q/U)。 r r稱稱相對(duì)介電常數(shù)。相對(duì)介電常數(shù)。 其他物理與化學(xué)性

25、能其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能 研究材料磁性的最基本的任務(wù)是確定材料的研究材料磁性的最基本的任務(wù)是確定材料的磁化磁化強(qiáng)度強(qiáng)度M與外磁場(chǎng)強(qiáng)度與外磁場(chǎng)強(qiáng)度H和溫度和溫度T的關(guān)系，在一定的關(guān)系，在一定溫度下，定義：溫度下，定義：MH 稱為物質(zhì)的稱為物質(zhì)的磁化率磁化率，即單位外磁場(chǎng)強(qiáng)度下材，即單位外磁場(chǎng)強(qiáng)度下材料的磁化強(qiáng)度。它的大小反映了物質(zhì)磁化的難易料的磁化強(qiáng)度。它的大小反映了物質(zhì)磁化的難易程度，是材料的一個(gè)重要的磁參數(shù)。同時(shí)，它也程度，是材料的一個(gè)重要的磁參數(shù)。同時(shí)，它也是物質(zhì)磁性分類的主要依據(jù)。是物質(zhì)磁性分類的主要依據(jù)。其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能 因此物質(zhì)內(nèi)部

26、的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以確定為因此物質(zhì)內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以確定為 磁矩磁矩p在磁感應(yīng)強(qiáng)度為在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，所受力矩為的磁場(chǎng)中，所受力矩為 所具有的靜磁能為所具有的靜磁能為HHHHMHJHBr00000)1 ()()(BpLBpE其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能 順磁體；順磁體； 抗磁體；抗磁體； 鐵磁體；鐵磁體； 亞鐵磁體（鐵氧體磁性）；亞鐵磁體（鐵氧體磁性）； 反鐵磁體。反鐵磁體。其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能其他物理與化學(xué)性能M鐵磁性材料亞鐵磁性材料順磁性材料反鐵磁性材料抗磁性材料H0 收音機(jī)喇叭上的吸鐵石的化學(xué)成分是收音機(jī)喇叭上的吸鐵石的化學(xué)成分是Fe3O4，