無(wú)機(jī)材料性能學(xué)

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦無(wú)機(jī)材料性能學(xué)無(wú)機(jī)材料光學(xué)性能

1、折射率定義，影響因素

介質(zhì)對(duì)光的折射性質(zhì)用材料的“折射率”n表示。

光從真空進(jìn)入介質(zhì)材料時(shí)，速度降低。光在真空和材料中的速度之比即為材料的肯定折射率。介質(zhì)材料的折射率普通為大于1的正數(shù)。

折射率的影響因素

（1）構(gòu)成材料元素的離子半徑

（2）材料的結(jié)構(gòu)、晶型

（3）材料的內(nèi)應(yīng)力

（4）同質(zhì)異構(gòu)體

2、色散定義及應(yīng)用

材料的折射率隨入射光頻率的減?。ɑ虿ㄩL(zhǎng)的增強(qiáng)）而減小的性質(zhì)，稱為折射率的色散。

最容易的應(yīng)用就是三棱鏡，分出單色光。

為了消退正常色散對(duì)通信的干擾，就要在此光纖后再接上一段色散反常的光纖，使光在經(jīng)受了正常色散后再經(jīng)受一次反常色散，從而使光信號(hào)減小失真。這叫做色散補(bǔ)償。

3、反射、全反射定義

光的反射：光在兩種物質(zhì)分界面上轉(zhuǎn)變傳揚(yáng)方向又返回本來(lái)物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫做光的反射。

光芒從光密介質(zhì)（玻璃）進(jìn)入光疏介質(zhì)（空氣）中時(shí)，折射角φ2大于入射角φ1。當(dāng)φ1為某值時(shí)，φ2可達(dá)到90°，這時(shí)間線平行于表面?zhèn)鲹P(yáng)。φ1繼續(xù)增大時(shí)，光芒就會(huì)所有向內(nèi)反射回光密介質(zhì)內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為全反射。

4、雙折射定義

光通過(guò)時(shí)，普通都要分為振動(dòng)方向互相垂直、傳揚(yáng)速度不等的兩個(gè)波，構(gòu)成兩條折射線，這種現(xiàn)象稱為雙折射。

5、解釋材料吸光的物理本質(zhì)。

1、價(jià)電子激發(fā)——取決于能帶結(jié)構(gòu)。

（1）金屬能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：價(jià)帶與導(dǎo)帶之間沒(méi)有禁帶

金屬光學(xué)性質(zhì)：能汲取各種頻率的光、不透亮?????，反射率高

（2）半導(dǎo)體、絕緣體對(duì)光的汲取

絕緣體材料的禁帶寬度普通大于3.1eV，不汲取可見(jiàn)光。

對(duì)于禁帶寬度小于1.8eV的材料，汲取可見(jiàn)光。無(wú)數(shù)半導(dǎo)體材料的禁帶寬度小于1.8eV，

2、晶格振動(dòng)——取決于材料的振動(dòng)特性

光子的能量轉(zhuǎn)化為晶格振動(dòng)能

6、減小陶瓷、玻璃等材料的反射損失，常常實(shí)行的措施。

由多塊玻璃組成的透鏡系統(tǒng)，經(jīng)常用折射率和玻璃相近的膠粘起來(lái)，這樣除了最外和最內(nèi)的兩個(gè)表面是玻璃和空氣的相對(duì)折射率外，內(nèi)部各界面均是玻璃和膠的較小的相對(duì)折射率，從而大大削減了界面的反射損失。

7、物體產(chǎn)生色彩的緣由

因?yàn)楣饧橙〉奶暨x性，導(dǎo)致物體汲取一定波長(zhǎng)范圍的光，而反射或透射其他

波長(zhǎng)范圍的光，從而使物體顯現(xiàn)出不同的色彩。

物質(zhì)展現(xiàn)的色彩，是光和物體互相作用所引起的，或是物質(zhì)內(nèi)部電子在不同能級(jí)間躍遷的結(jié)果。

色彩的起因可歸結(jié)為光在物質(zhì)中傳揚(yáng)時(shí)因?yàn)榉瓷?、透射、散射等物理過(guò)程所引起。

8、影響材料透光性的緣由。影響材料散射的緣由？晶體雙折射對(duì)散射的影響？

汲取系數(shù):汲取系數(shù)與材料的性質(zhì)密切相關(guān)。

反射系數(shù):反射損失與相對(duì)折射率有關(guān)，也與表面粗糙度有關(guān)。

散射系數(shù):影響透光性的主要因素。

影響材料散射的緣由：

（1）材料的宏觀及顯微缺陷：材料中的缺陷與主晶相不同，于是與主晶相具有相對(duì)折射率，此值越大，反射系數(shù)越大，散射因子也越大，散射系數(shù)變大。

（2）晶粒羅列方向的影響：各向異性體，存在雙折射。多晶無(wú)機(jī)材料，相鄰晶粒之間的結(jié)晶取向不同,晶粒之間會(huì)產(chǎn)生折射率的差別，引起晶界處的反射與散射損失。

（3）氣孔引起的散射損失：晶體雙折射對(duì)散射的影響:因?yàn)殡p折射造成相鄰晶粒之間的折射率也不同。

兩個(gè)晶粒尋常光的相對(duì)折射率相同，即n0/n0=1，無(wú)反射損失；

左晶粒的尋常光折射率n0與右晶粒的非尋常光折射率ne不同，形成相對(duì)折射率n0/ne≠1，造成反射系數(shù)和散射系數(shù)，引起很大的散射損失。

n0與ne相差較小，反射和散射損失較小。

n0與ne相差較大，反射和散射損失較大。

9、材料汲取帶邊/帶隙寬度的計(jì)算，光汲取的普通律及光散射的普通邏輯、公式計(jì)算？

有一材料的汲取系數(shù)α=0.32cm-1，透亮?????光強(qiáng)分離為入射的10%，20%，50%及80%時(shí)，計(jì)算材料的厚度各為多少？

α取決于材料的性質(zhì)和光的波長(zhǎng)。

1．一入射光以較小的入射角i和折射角r通過(guò)一透亮?????玻璃板,若玻璃對(duì)光的衰減可忽視不計(jì),試證實(shí)：透過(guò)后的光強(qiáng)為(1-m)2

此紫外汲取端相應(yīng)的波長(zhǎng)可按照材料的禁帶寬度求得：

10、提高無(wú)機(jī)材料透光性的措施？

提高原材料純度，降低雜質(zhì)含量

摻加外加劑、降低氣孔率

工藝措施，降低氣孔率，使晶粒定向羅列

無(wú)機(jī)材料的電導(dǎo)性質(zhì)

1、載流子定義，種類

載流子是指物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)載電荷的自由粒子。電子電導(dǎo)的載流子是電子或空穴（電子空位）。

電子、空穴——電子電導(dǎo)——霍爾效應(yīng)

離子（正離子、負(fù)離子及其空位）——離子電導(dǎo)——電解效應(yīng)

2、離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)、本征電導(dǎo)、固體電解質(zhì)、壓敏效應(yīng)、正溫度系數(shù)效應(yīng)定義

本征電導(dǎo)：導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)電和價(jià)帶中的空穴導(dǎo)電同時(shí)存在。

離子電導(dǎo)：離子晶體的電導(dǎo)主要為離子電導(dǎo)，載流子可以是荷電的間歇離子，正常格點(diǎn)離子，空位。離子載流子的運(yùn)動(dòng)陪同著顯然的質(zhì)量遷移，有的可能發(fā)生氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生新的物質(zhì)。

電子電導(dǎo)：載流子是電子或者空穴。半導(dǎo)體陶瓷、導(dǎo)電材料、超導(dǎo)電材料主要展現(xiàn)電子導(dǎo)電。

固體電解質(zhì)：具有離子導(dǎo)電性的固態(tài)物質(zhì)。這些物質(zhì)或因其晶體中的點(diǎn)缺陷或因其特別結(jié)構(gòu)而為離子提供迅速遷移的通道，在某些溫度下具有高的電導(dǎo)率(1～10-6西門(mén)子／厘米）,故又稱為快離子導(dǎo)體。

壓敏效應(yīng)：臨界電壓VC以下電阻高；當(dāng)電壓大于VC時(shí)，電阻快速降低。PTC效應(yīng)：電阻率隨溫度上升發(fā)生突變，增大了3個(gè)以上數(shù)量級(jí)。是價(jià)控型鈦酸鋇半導(dǎo)體特有。電阻率突變溫度在相變（四方相與立方相改變）溫度或居里點(diǎn)。

3、電解效應(yīng)、霍爾效應(yīng)定義及應(yīng)用

λchhrEg×==gEhc=λS

Jh.1063.634_×=

電解效應(yīng)：離子電導(dǎo)的特征是存在電解效應(yīng)。離子的遷移陪同著一定的質(zhì)量變化，離子在電極附近發(fā)生電子得失，產(chǎn)生新的物質(zhì)，這就是電解現(xiàn)象。遵循法拉第定律

霍爾效應(yīng)：電子電導(dǎo)的特征是具有霍爾效應(yīng)。沿試樣x軸方向通入電流I（電流效應(yīng)Jx），Z軸方向加一磁場(chǎng)Hz，那么在y軸方向?qū)a(chǎn)生一電場(chǎng)Ey，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)可檢驗(yàn)材料是否存在電子電導(dǎo)。

4、n型、p型半導(dǎo)體及金屬、本征半導(dǎo)體和絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)圖，及帶隙大小。

n型半導(dǎo)體：在半導(dǎo)體基體中摻入施主摻雜離子、取代基體原子，與基體原子形成共價(jià)后，還多出電子，這個(gè)“多余”的電子能級(jí)離導(dǎo)帶很近（如圖），比滿帶中的電子簡(jiǎn)單激發(fā)。

P型半導(dǎo)體：在半導(dǎo)體基體中摻入受主摻雜離子、取代基體原子，與基體原子形成共價(jià)后，還少了電子、浮現(xiàn)了空穴，其能級(jí)離價(jià)帶很近（如圖）。價(jià)帶中的電子激發(fā)到空穴能級(jí)比越過(guò)囫圇禁帶簡(jiǎn)單得多。

導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)有三種：（a）未滿帶+重帶+空帶；

（b）滿帶+空帶；

（c）未滿帶+禁帶+空帶。

5、鈦酸鋇價(jià)控半導(dǎo)體及反應(yīng)方程式和缺陷方程式書(shū)寫(xiě)，解釋？

6、離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)的影響因素

1、電子電導(dǎo)的影響因素

[1]溫度的影響：溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響包括對(duì)遷移率和載流子濃度（主要）的影響

[2]缺陷的影響：雜質(zhì)缺陷組分缺陷（陽(yáng)離子缺陷，陰離子空位）間隙離子缺陷

2、離子電導(dǎo)影響因素

[1]溫度：按照離子電導(dǎo)率的公式σ=Aexp[-B/T]可以看出，電導(dǎo)率隨溫度按指數(shù)形式增強(qiáng)。導(dǎo)電率對(duì)數(shù)與溫度倒數(shù)呈線性關(guān)系。

[2]晶體結(jié)構(gòu)

按照離子電導(dǎo)率的公式σ=Aexp[-B/T]=aexp[-U/kT]，

也可以看出，電導(dǎo)率隨活化能U按指數(shù)邏輯變化?；罨芊从畴x子的固定程度，它與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。

熔點(diǎn)高的晶體，晶體結(jié)合力大，活化能也高，電導(dǎo)率就相對(duì)較低。

離子電荷的凹凸也有影響：普通地，低價(jià)離子比高價(jià)離子的活化能小,電導(dǎo)率大。

晶體結(jié)構(gòu)的緊密程度的影響：結(jié)構(gòu)越緊密，可供移動(dòng)的間隙小，離子遷移活

化能高。

[3]晶格缺陷

離子導(dǎo)電是可移動(dòng)離子的定向遷移，是離子與周圍缺陷交換位置的結(jié)果。按照離子電導(dǎo)率的公式σ=nqμ可以看出，電導(dǎo)率與離子濃度成正比。離子性晶格缺陷的生成及其濃度是打算離子導(dǎo)電的關(guān)鍵。

3、晶格缺陷的生成與濃度的主要影響因素：

[1]溫度：熱激活生成晶格缺陷；

[2]摻雜：不等價(jià)固溶摻雜形成晶格缺陷；AgBr中摻入CdBr生成Ag空位

[3]偏離化學(xué)計(jì)量：如還原產(chǎn)生氧空位（缺陷），ZrO2中的氧空位。

7、離子電導(dǎo)需要具備的條件

（1）電子載流子的濃度大?。?）離子晶體缺陷濃度大，并參加導(dǎo)電。因此離子性晶格缺陷的生成及濃度大小是打算離子電導(dǎo)的關(guān)鍵。

8、離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)的遷移率和載流子濃度

μ=v/E=(a2νoq/6kT)exp(-U0/kT)

a——晶格距離，νo——間隙離子的振動(dòng)頻率，q——間隙離子的電荷數(shù)，k——0.86×10-4ev/k，U0——無(wú)外電場(chǎng)時(shí)光隙離子的勢(shì)壘。

例子：晶格常數(shù)a=5×10-8cm，振動(dòng)頻率1012Hz，勢(shì)壘0.5eV，常溫300K，求遷移率μ載流子沿電場(chǎng)力的方向的遷移率為：μ=v/E=(a2νoq/6kT)exp(-U0/kT)

μ=6.19×10-11cm2/sV

離子載流子的總濃度可表達(dá)為：

nZ為能夠產(chǎn)生理解的雜質(zhì)離子濃度，UZ為形成一個(gè)雜質(zhì)離子缺陷所需的能量，k為玻耳茲曼常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。

本征離子電導(dǎo)率的普通表達(dá)式為：

無(wú)機(jī)材料磁學(xué)性能

1、鐵氧體

含鐵及其它元素的復(fù)合氧化物。稱為鐵氧體（ferrite），電阻率為10～106Ω?m，屬于半導(dǎo)體范疇。鐵氧體是含有鐵酸鹽的陶瓷磁性材料。

2、材料磁性的來(lái)源

磁性的本源：電子的循軌運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)。

3、磁性的分類：抗磁性、順磁性、鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性

1）抗磁性

抗磁性來(lái)源于電子循軌運(yùn)動(dòng)時(shí)受外加磁場(chǎng)作用所產(chǎn)生的與外加磁場(chǎng)方向相反的附加磁矩，稱為抗磁矩。

2）順磁性（弱磁性）

順磁性主要來(lái)源于電子（離子）的固有磁矩。

無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，原子的固有磁矩呈無(wú)序狀態(tài)，原子宏觀上不展現(xiàn)磁性，外加磁場(chǎng)作用下，原子磁矩比較規(guī)章的取向，物質(zhì)顯示極弱的磁性。

3）鐵磁性（強(qiáng)磁性）

鐵磁性來(lái)源于原子未被抵消的自旋磁矩和自發(fā)磁化。處于不同原子間的、未被填滿殼層上的電子發(fā)生特別的互相作用。參加互相作用的電子已不再局限于原)2exp()2exp()2exp(kT

UNkTUNkTUNnnnnZSFZSF-+-+-=++=

來(lái)的原子，而是“公有化”了，原子間好似在交換電子，稱為“交換作用”。結(jié)果迫使相鄰原子自旋磁矩產(chǎn)生有序羅列。

因交換作用所產(chǎn)生的附加能量稱為交換能J。J為正當(dāng)時(shí)，展現(xiàn)鐵磁性。

百科：物質(zhì)中相鄰原子或離子的磁矩因?yàn)樗鼈兊幕ハ嘧饔枚谀承﹨^(qū)域中大致按同一方向羅列，當(dāng)所施加的磁場(chǎng)強(qiáng)度增大時(shí)，這些區(qū)域的合磁矩定向羅列程度會(huì)隨之增強(qiáng)到某一極限值的現(xiàn)象。

4）反鐵磁性（弱磁性）

交換能J為負(fù)值，使相鄰原子間的自旋趨于反向平行羅列，原子磁矩互相抵消，不能形成自發(fā)磁化區(qū)域。

5）亞鐵磁性

百科：在無(wú)外加磁場(chǎng)的狀況下，磁疇內(nèi)因?yàn)橄噜徳娱g電子的交換作用或其他互相作用。使它們的磁矩在克服熱運(yùn)動(dòng)的影響后，處于部分抵消的有序羅列狀態(tài)，以致還有一個(gè)合磁矩的現(xiàn)象。當(dāng)施加外磁場(chǎng)后，其磁化強(qiáng)度隨外磁場(chǎng)的變化與鐵磁性物質(zhì)相像。亞鐵磁性與反鐵磁性具有相同的物理本質(zhì)，只是亞鐵磁體中反平行的自旋磁矩大小不等，因而存在部分抵消不盡的自發(fā)磁矩，類似于鐵磁體。鐵氧體大都是亞鐵磁體。

磁性來(lái)自兩種不同的磁矩：一種磁矩在一種方向羅列整齊，另一種磁矩在相反的方向羅列。這兩種磁矩方向相反，大小不等，兩個(gè)磁矩之差，就產(chǎn)生了自發(fā)磁化現(xiàn)象，因此鐵氧體磁性又稱為亞鐵磁性。

4、鐵磁性物質(zhì)的居里溫度和相應(yīng)的磁性改變，以及居里-外斯定律。

居里溫度：是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間轉(zhuǎn)變的溫度，即鐵電體從鐵電相改變成順電相引的相變溫度。

5、磁滯回線、磁疇

鐵磁性物質(zhì)中自發(fā)磁化方向全都的極小區(qū)域，稱為磁疇。相鄰疇壁間的過(guò)渡層稱為磁疇壁。

磁疇首尾相接，形成閉合回路：保證體系能量最低

磁滯曲線是關(guān)于外磁場(chǎng)和感性磁場(chǎng)兩者的變化關(guān)系的曲線

材料磁化與外磁場(chǎng)的關(guān)系：磁滯回線

6、軟磁材料、硬磁材料、巨磁材料

軟磁材料：對(duì)于磁感應(yīng)強(qiáng)度以及磁極化強(qiáng)度具有低矯頑性的磁性材料。

1)高磁導(dǎo)率，飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度大；2）電阻高，損耗低；3）矯頑力Hc?。?/p>

4)穩(wěn)定性好。

硬磁材料:是指磁化后不易退磁而能長(zhǎng)久保留磁性的一種鐵氧體材料，也稱為永磁材料或恒磁材料。

1)剩磁Br大，儲(chǔ)存磁能大；2)矯頑力Hc大，不簡(jiǎn)單退磁。

矩磁材料：具有矩形磁滯回線、剩余磁感強(qiáng)度Br和工作時(shí)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度Bm的比值，即Br/Bm臨近于1和矯頑力較小的鐵氧體材料。

1）磁滯回線近似矩形；2）高的剩磁比Br/Bm；3）矯頑力Hc??；

4）開(kāi)關(guān)系數(shù)?。?）低損耗；6）穩(wěn)定性好

7、自發(fā)磁化概念及產(chǎn)生的緣由

百科：磁有序物質(zhì)在無(wú)外加磁場(chǎng)的狀況下，因?yàn)榻徳娱g電子的交換作用或其他互相作用，使物質(zhì)中各原子的磁矩在一定空間范圍內(nèi)展現(xiàn)有序羅列而達(dá)到的磁化，稱為自發(fā)磁化。

無(wú)機(jī)材料熱學(xué)性能

①熱容的本質(zhì)是什么？

熱容是質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)的能量隨溫度變化的一個(gè)物理量，是物體溫度上升1K所需要增強(qiáng)的熱量。溫度不同，物體的熱容不一定相同。

②固體材料的熱膨脹與材料的其它性能（結(jié)合能、熔點(diǎn)；溫度、熱容；結(jié)構(gòu)）

的關(guān)系。

1、熱膨脹和結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系

因?yàn)闊崤蛎浥c質(zhì)點(diǎn)的位能性質(zhì)有關(guān)，而質(zhì)點(diǎn)的位能性質(zhì)由質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力特性打算。所以熱膨脹與結(jié)合能密切相關(guān)。質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力強(qiáng)，上升相同的溫度時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振幅增強(qiáng)的較少，平均位置的位移增量增強(qiáng)得相應(yīng)較少，熱膨脹系數(shù)也較小。因?yàn)閱钨|(zhì)的熔點(diǎn)與周期表存在一定的邏輯性，所以熱膨脹系數(shù)與周期表也相應(yīng)的關(guān)系。

2、熱膨脹與溫度、熱容的關(guān)系

溫度低，熱膨脹系數(shù)小，溫度愈高，熱膨脹系數(shù)愈大。

因?yàn)闊崤蛎浭枪腆w材料受熱以后晶格振動(dòng)加劇引起的容積膨脹，而晶格振動(dòng)的激化就是熱運(yùn)動(dòng)能量的增大。熱容是上升單位溫度時(shí)能量的增量。所以熱膨脹系數(shù)與熱容密切相關(guān)而且邏輯相像。

在低溫下熱膨脹系數(shù)也隨溫度的三次方（T3）變化，在高溫下趨于一個(gè)極限值。

3、熱膨脹與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

組成相同的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)不同時(shí)，熱膨脹系數(shù)也不同。結(jié)構(gòu)緊密的晶體，膨脹系數(shù)較大，結(jié)構(gòu)較疏松的晶體，熱膨脹系數(shù)較小。

③光/聲頻支振動(dòng)

光頻支振動(dòng)：振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)中包含頻率甚高的格波時(shí)，質(zhì)點(diǎn)彼此間的位相差很大，接近質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)幾乎相反，頻率往往在紅外光區(qū)，稱為“光頻支振動(dòng)”。

聲頻支振動(dòng)：振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)中包含頻率甚低的格波時(shí)，質(zhì)點(diǎn)彼此間的位相差不大，格波類似于彈性體中的應(yīng)變波，稱為“聲頻支振動(dòng)”。相鄰原子具有相同的振動(dòng)方向。

④影響德拜溫度的因素是什么？

鍵的強(qiáng)度，材料的彈性模量，熔點(diǎn)等。

⑤熱導(dǎo)率物理意義？影響熱導(dǎo)率的因素有哪些？

在單位溫度梯度下，單位時(shí)光內(nèi)通過(guò)單位截面積的熱量。

1、溫度的影響：物質(zhì)的種類不同，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化邏輯不同。

2、顯微結(jié)構(gòu)的影響：

（1）結(jié)晶構(gòu)造的影響：聲子傳導(dǎo)與晶格振動(dòng)的非諧性有關(guān)。晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，晶格振動(dòng)的非諧性程度愈大。格波受到的散射愈大，因此，聲子平均自由程較小，熱導(dǎo)率較低。

（2）各向異性晶體的熱導(dǎo)率：非等軸晶系的晶體熱導(dǎo)率呈各向異性，膨脹系數(shù)低的方向，熱導(dǎo)率大。溫度上升時(shí)，不同方向的熱導(dǎo)率差異減小。由于溫度上升，晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性提高。

（3）多晶體與單晶體的熱導(dǎo)率：對(duì)于同一種物質(zhì)，多晶體的熱導(dǎo)率總是比單晶體小。由于多晶體中，晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，晶界處雜質(zhì)也多，聲

子更易受到散射，其平均自由程要小得多，所以熱導(dǎo)率小。

（4）非晶體的熱導(dǎo)率：非晶體具有“近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序”的結(jié)構(gòu)。低溫下，其聲子平均自由程在不同溫度上基本為常數(shù)，其值近似等于幾個(gè)晶格的間距。較高溫度下，玻璃的導(dǎo)熱主要由熱容與溫度的關(guān)系打算；較高溫度以上則需考慮光子導(dǎo)熱的貢獻(xiàn)。

3、化學(xué)組成的影響：構(gòu)成晶體的質(zhì)點(diǎn)的大小、性質(zhì)不同，其晶格振動(dòng)狀態(tài)不同，導(dǎo)致其熱導(dǎo)率不同。普通而言，質(zhì)點(diǎn)的原子量愈小，密度愈小，楊氏模量愈大，德拜溫度愈高，則熱導(dǎo)率愈大。雜質(zhì)、固溶體的形成使熱導(dǎo)率降低，取代元素的質(zhì)量和大小與基體元素相差越大，取代后結(jié)合力轉(zhuǎn)變?cè)酱?，?duì)熱導(dǎo)率的影響越大。

4、復(fù)相陶瓷的熱導(dǎo)率：常見(jiàn)陶瓷材料典型微觀結(jié)構(gòu)是簇?fù)硐鄤蚍Q簇?fù)碓谘永m(xù)相中。

5、氣孔的影響：在不轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)狀態(tài)的狀況下，氣孔率增大，總是使λ降低。

⑥解釋熱膨脹的機(jī)理。影響熱膨脹的因素有哪些？

在平衡位置兩側(cè)，合力曲線的斜率不對(duì)稱

rr0時(shí)，曲線的斜率較??；引力隨位移的增大較慢。

兩側(cè)受力不對(duì)稱，使得質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的平衡位置右移，相鄰質(zhì)點(diǎn)間距離增強(qiáng)，晶體膨脹。

影響因素：晶體缺陷，晶體各向異性，溫度，工藝因素。

⑦影響材料散熱的因素有哪些？

（1）材料的熱導(dǎo)率越大，傳熱越快，熱應(yīng)力持續(xù)一段時(shí)光后很快緩解。（2）傳熱的途徑，即材料或制成品的薄厚，薄的傳熱通道短，簡(jiǎn)單使溫度勻稱。（3）材料表面散熱速率。

⑧比較同一組成的單晶、多晶、非晶態(tài)物質(zhì)的熱導(dǎo)率。

⑨固體材料聲子熱導(dǎo)機(jī)理及其對(duì)晶體結(jié)構(gòu)影響熱導(dǎo)的解釋。

聲子間碰撞傳熱

聲子間碰撞引起的散射是晶格中熱阻的主要來(lái)源；聲子間碰撞幾率越大，平均自由程越小，熱導(dǎo)率越低。

晶體中的缺陷、雜質(zhì)、晶界等引起格波的散射，使聲子平均自由程降低，使λ減??；

平均自由程與聲子振動(dòng)頻率有關(guān)，波長(zhǎng)長(zhǎng)的格波簡(jiǎn)單繞過(guò)缺陷，使自由程加大，使λ增大；

平均自由程與溫度有關(guān)，溫度上升，聲子的振動(dòng)能量加大，頻率加快，碰撞增多，自由程減小。在高溫時(shí)，最小平均自由程等于幾個(gè)晶格間距；在低溫時(shí)，最長(zhǎng)平均自由程長(zhǎng)達(dá)晶粒的尺度。

⑩如何表示陶瓷材料的抗熱震性，影響其抗熱震性的因素是什么？

日用瓷：以一定規(guī)格的試樣，加熱到一定溫度，然后立刻放入室溫的流淌水中急冷，并逐次提高溫度和重復(fù)急冷，直至觀測(cè)到試樣發(fā)生龜裂，則以產(chǎn)生龜裂的前一次加熱溫度來(lái)表征其熱穩(wěn)定性。

高溫陶瓷材料：然后測(cè)定其抗彎強(qiáng)度的損

影響因素：材料承受的溫度變化越大，熱

穩(wěn)定性越好。熱應(yīng)力引起的材料斷裂破壞，還與材料散熱有關(guān)，散熱使熱應(yīng)力得到緩解。

?說(shuō)明摻雜固溶體瓷與兩相陶瓷的熱導(dǎo)率隨成分體積分?jǐn)?shù)而變化的邏輯有何不同

？

?請(qǐng)簡(jiǎn)述固體熱容的德拜模型，以及在高溫柔低溫下的結(jié)果。

德拜將愛(ài)因斯坦的晶體振動(dòng)熱容理論加以補(bǔ)充和修正。德拜提出，晶體點(diǎn)陣中原子在互相間力的作用下振動(dòng)，它們的頻率不等，而且是延續(xù)變化的，其變化范圍可設(shè)由最低的頻率0至最高的頻率。

?氧化鋁單晶的λ-T曲線分析說(shuō)明。

在很低溫度下聲子的平均自由程l增大到晶粒的大小，大刀了上限，因此，l值基本上無(wú)多大變化。熱熔Cr在低溫下與溫度的三次方成正比，因此λ也近似與T3成正比例變化。隨著溫度的上升，λ快速增大，然而溫度繼續(xù)上升，l值要減小，Cv隨溫度T的變化也不再與T3成比例，并在德拜溫度以后，趨于一恒定值。而l值因溫度上升而減小，成了主要影響因素。因此，λ值隨溫度上升而快速減小。這樣，在某個(gè)低溫處（~40K）,λ值浮現(xiàn)極大值。在更高溫度，因?yàn)镃v已基本上無(wú)變化，l值也逐漸趨于下限，所以隨溫度的變化λ又變得緩和了。在達(dá)到1600K的高溫后，λ值又有少許回升。

無(wú)機(jī)材料介電性能

1、極化、電子位移極化、離子極化、偶極轉(zhuǎn)向極化、空間電荷極化、自發(fā)極化等定義

極化：介質(zhì)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)（原子、分子、離子）正負(fù)電荷重心的分別，從而改變成偶極子。

電子位移極化：在外電場(chǎng)作用下，原子外圍的電子云相對(duì)于原子核發(fā)生位移形成的極化叫做電子位移極化。

離子極化：電介質(zhì)中的正負(fù)離子在電場(chǎng)作用下發(fā)生可逆的彈性位移。正離子沿電場(chǎng)方向移動(dòng)，負(fù)離子沿反電場(chǎng)方向移動(dòng)。由此形成的極化稱為離子位移極化。

偶極轉(zhuǎn)向極化：在無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)，這些極性分子的取向在各個(gè)方向的幾率是

相等的，因此就介質(zhì)整體來(lái)看，偶極矩等于零。當(dāng)極性分子受到外電場(chǎng)作用時(shí)，偶極子發(fā)生轉(zhuǎn)向，趨于和外加電場(chǎng)方向全都。所以介質(zhì)整體浮現(xiàn)宏觀偶極矩。這種極化現(xiàn)象稱為偶極子轉(zhuǎn)向極化。

空間電荷極化：在電場(chǎng)作用下，不勻稱介質(zhì)內(nèi)部的正、負(fù)離子分離向負(fù)、正極移動(dòng)，引起介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)離子的密度發(fā)生變化，即浮現(xiàn)電偶極矩。這種極化即稱為空間電荷極化。

自發(fā)極化：自發(fā)極化的極化狀態(tài)并非由外電場(chǎng)所造成，而是由晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成的，晶體中每一個(gè)晶胞里存在固有電偶極矩，這類晶體通常稱為極性晶體。

2、介質(zhì)損耗的定義

電介質(zhì)在單位時(shí)光內(nèi)消耗的能量稱為電介質(zhì)損耗功率，簡(jiǎn)稱電介質(zhì)損耗。

3、影響介質(zhì)損耗的因素

（1）頻率的影響：

ω→0時(shí)，此時(shí)不存在極化損耗,主要由電導(dǎo)損耗引起。tgδ=δ/ωε，則當(dāng)ω→0時(shí)，tgδ→∞。隨著ω上升，tgδ↓。

隨ω↑，松弛極化在某一頻率開(kāi)頭跟不上外電場(chǎng)的變化，松弛極化對(duì)介電常數(shù)的貢獻(xiàn)逐漸減小，因而εr隨ω↑而↓。在這一頻率范圍內(nèi)，因?yàn)棣卅?gt;1，此時(shí)tgδ隨ω↑而↓。ω→∞時(shí)，tgδ→0。

tgδ的最大值主要由松弛過(guò)程打算。假如介質(zhì)電導(dǎo)顯著變大，則tgδ的最大值變得平坦，最后在很大的電導(dǎo)下，tgδ無(wú)最大值，主要表現(xiàn)為電導(dǎo)損耗特征：tgδ與ω成反。

（2）溫度的影響：

當(dāng)溫度很低時(shí),τ較大，由德拜關(guān)系式可知，εr較小，tgδ也較小。此時(shí)，因?yàn)棣?τ2>>1,由德拜可得：tgδ∝1/ωε。隨溫度↑，τ↓，所以εr、tgδ↑。當(dāng)溫度較高時(shí)，τ較小，此時(shí)ω2τ2<<1

隨溫度↑，τ↓，所以tgδ↓。這時(shí)電導(dǎo)升高并不顯然，主要打算于極化過(guò)程。

當(dāng)溫度繼續(xù)上升，達(dá)到很大值時(shí)，離子熱運(yùn)動(dòng)能量很大，離子在電場(chǎng)作用下的定向遷移受到熱運(yùn)動(dòng)的妨礙，因而極化削弱，εr↓。此時(shí)電導(dǎo)損耗強(qiáng)烈↑，tgδ也隨溫度↑而急劇升高↑。

（3）濕度的影響：

介質(zhì)吸潮后，介電常數(shù)會(huì)增強(qiáng)，但比電導(dǎo)的增強(qiáng)要慢，因?yàn)殡妼?dǎo)損耗增大以及松弛極化損耗增強(qiáng)，而使tgδ增大。

對(duì)于極性電介質(zhì)或多孔材料來(lái)說(shuō)，這種影響特殊突出，如，紙內(nèi)水分含量從4％增強(qiáng)到10％時(shí)，其tgδ可增強(qiáng)100倍。

4、降低材料的介質(zhì)損耗的辦法

（1）挑選合適的主晶相：盡量挑選結(jié)構(gòu)緊密的晶體作為主晶相。

（2）改善主晶相性能時(shí)，盡量避開(kāi)產(chǎn)生缺位固溶體或填隙固溶體，最好形成延續(xù)固溶體。這樣弱聯(lián)系離子少，可避開(kāi)損耗顯著增大。

()()()20]0[ωτεεωτεεδ∞∞+-=tg

(3)盡量削減玻璃相。有較多玻璃相時(shí)，應(yīng)采納“中和效應(yīng)”和“壓抑效應(yīng)”，以降低玻璃相的損耗。

(4）防止產(chǎn)生多晶改變，多晶改變時(shí)晶格缺陷多，電性能下降，損耗增強(qiáng)。

(5）注重焙燒氣氛。含鈦陶瓷不宜在還原氣氛中焙燒。燒成過(guò)程中升溫速度要合適，防止產(chǎn)品急冷急熱。

(6)控制好終于燒結(jié)溫度，使產(chǎn)品“正燒”，防止“生燒”和“過(guò)燒”以削減氣孔率。

此外，在工藝過(guò)程中應(yīng)防止雜質(zhì)的混入，坯體要致密。

5、介質(zhì)的擊穿、熱擊穿、電擊穿概念

介質(zhì)的擊穿:當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某一臨界值時(shí)，介質(zhì)由介電狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱介電強(qiáng)度的破壞，或叫介質(zhì)的擊穿。

熱擊穿：電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，因?yàn)槁?dǎo)電流、損耗或氣隙局部放電產(chǎn)生熱量，逐漸升溫，積熱增多，達(dá)到一定溫度，即行開(kāi)裂、?；蛉刍?，導(dǎo)致絕緣材料性能破壞的現(xiàn)象。

電擊穿：在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)少量自由電子的動(dòng)能加大，當(dāng)電壓足夠大時(shí)，在電子沖擊下激發(fā)出新的自由電子參與運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生負(fù)離子，介電功能遭遇破壞，而被擊穿。

這種擊穿進(jìn)展速度很快，約在10-8-10-7秒內(nèi)突然擊穿，似同雪崩。

6、鐵電體、鐵電疇、壓電體、壓電效應(yīng)概念

鐵電體：鐵電體是在一定溫度范圍內(nèi)含有能自發(fā)極化，并且發(fā)極化方向可隨外電場(chǎng)作可逆轉(zhuǎn)動(dòng)的晶體。

鐵電疇：一個(gè)自然形成鐵電單晶或鐵電