04chapter4材料的性能.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 金属材料：强反射（金属光泽）； 电子吸收光能后激发到较高能态，随即又以光波的形式释放出能量回到低能态 无机非金属材料：主要受介质的折射率差影响； 当光线从一种介质入射另一种介质时，介质的折射率差别越大，反射就越强。 材料的折射率受其结构影响 单位体积中原子的数目越多，或结构越紧密，则光波传播受影响越大，从而折射率越大。 原子半径越大(极化率大），折射率就越大。 4.6.4光的反射和折射 几种金属材料的反射率随光波波长变化曲线 * * 金属材料：颜色取决于其反射光的波长； 无机非金属材料：颜色通常与光吸收特性有关； 4.6.5 材料的颜色 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2.1.3.5 Electrical property 能带理论（Band Theory） 能带的形成（分子轨道论） * 金属晶体中含有不同的能带 满带：已充满电子的能带，电子无法自由流动、跃迁。 空带：在满带之上，能量较高的能带，可以部分填充电子或全空的能带。 导带:空带获得电子后可以参与导电的过程 价带：价电子所填充的能带 禁带：在半导体和绝缘体中，满带与导带之间的空隙 * 2.1.3.5 Electrical property 各种材料的能带结构 * 能带结构决定固体的导电性 对一价金属，价带是未满带，故能导电 对二价金属，价带是满带，但禁带宽度为零，价带与较高的空带相互交叠，满带中的电子能占据空带，所以也能导电 绝缘体和半导体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带，禁带宽度较小时呈现半导体性质，禁带宽度较大则为绝缘体 * 半导体 本征半导体 非本征半导体 热能激发电子 掺杂剂引起 N-型半导体 P-型半导体 * 2.1.3.5 Electrical property 4.4.2 介电性能 Dielectric Property ——在电场作用下，材料表现出对静电能的储蓄和损耗的性质 电极化的两种情形： ——在外电场作用下，材料内的质点（原子、分子、 离子）正负电荷重心分离转变成偶极子。 ——正、负电荷产生微观尺度的相对位移转变成偶极 子。 * 2.1.3.5 Electrical property 电容C（capacitance）——电荷量q与电压V的比值： 平板电容计算： C =? (A/L) ?：介电常数，表征材料极化和储存电荷的能力； 相对介电常数?r： ?r=?/?0 C=q/V * 两个指标 介电强度（击穿电压）：一定间隔的 平板电容器的极板间可以维持的最大 电场强度 介电损耗：电介质在电压作用下所引 起的能量损耗，是由电荷运动而造成 的能量损失。 介电损耗愈小，绝缘性能也愈好 * (2) Dielectric Property 某些介电材料的性能 * (3) Ferroelectricity 4.4.3 铁电性与压电性Ferroelectricity and Piezoelectricity 铁电滞后现象 铁电性——材料在除去外电场后仍保持部分极化状态 * 居里温度Tc Curie temperature * (4) Piezoelectricity 压电性 Piezoelectricity 外力 → 极化 → 电场 * (4) Piezoelectricity 常用的压电陶瓷：BaTiO3 、PbTiO3、PbZrO3 、 NH4H2PO4 （a）施加一定电压 （b）施加压力?，产生反向电压，导致两端电压下降 （c）施加较大电压，材料产生变形 * 4.5.1 磁性基本概念 Hm：磁化强度 magnetization ?m：磁化率 magnetic susceptibility 4.5 磁性 Magnetic Property 磁性是物质放在不均匀磁场中所受到磁力的作用 * * 磁性的来源——磁偶极子 magnetic dipoles The spin of the electron produces a magnetic field with a direction dependent on the quantum number ms Electrons orbiting around the nucleus create a magnetic field around the atom * * 反磁性（diamagnetism） ?m 0 Hg、Cu、Ag、Pb 金刚石、MgO 、NaCl 绝大多数高分子材料 顺磁性（paramagnetism） ?m 0 含有非零角动量原子（例如过渡金属）的材料。 ?m