《材料科学基础教学资料》第十章材料的物理化学性能_材料科学基础.docVIP

第十章 材料的物理化学性能 1.1固体材料中的电子能带结构基本理论 1.1.1电子能级的分裂和能带的形成 1.1.2价带、空带（导带）和禁带 1.1.3金属的电子能带结构 ⅠA族金属导体能带结构 ⅠB族金属导体能带结构 ⅡA族、ⅡB族金属导体能带结构 ⅢA族金属导体能带结构 过渡金属导体能带结构 1.1.4绝缘体和半导体的电子能带结构 1.2.导电体与电阻率 1.2.1金属的电阻率 1.2.2影响电阻率的因素 （1）温度的影响 （2）杂质的影响 （3）冷塑性形变的影响 1.3.绝缘体和介电性能 1.3.1绝缘体的特性 1.3.2.体积电阻率和表面电阻率 1.3.2静电场中电介质的极化 极化的分类 1)电子极化 2)原子(离子)极化 3)取向极化（偶极极化、转向极化） 4)空间电荷极化(界面极化) 1.3.3交变电场动态介电常数和介电损耗 1.3.4介电强度(电容器击穿电压) 1.3.5压电性、热释电性和铁电性 1.4.半导体 (1)本征半导体 (2)掺杂半导体 ? n型半导体 ? P型半导体 ? 半导体化合物 1.5 超导体 1.5 1超导性 (1)零电阻效应(完全导电性) (2)迈斯纳效应(完全抗磁性) 1.5.2超导性能指标 1.5.3超导材料的发展 图10- 28超导体的发展历程 第二节 材料的磁性能 2.1 磁性的量度 2.1.1磁矩和磁性 2.1.2磁化强度 2.1.3磁化率 2.1.4磁导率（μ）、相对磁导率（μr） 2.2．材料的各类磁性 （1）抗磁性 （2）顺磁性 （3）铁磁性 2.3磁化与退磁化 2.4磁性材料 2.4.1软磁材料 2.4.2硬磁材料 第三节 材料的热性能 3.1热能和热容 3.2．热膨胀 3 3．热传导 3.4．热应力 3.5 热应力主要来源 (1)因热胀冷缩受到限制而产生热应力 (2)因温度梯度而产生热应力 (3)多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生热应力 (4)热应力计算 3.6热电效应 1）热电势系数 2) 赛贝克效应 第四节 材料的光学性能 4.1光的本质 4.1.1电磁辐射 4.1.2光的反射、透射和吸收 4.1.3电子极化和电子能态的转变 （1）电子极化 （2）电子能态转变 4.2金属的光学性质 4.3非金属材料的光学性质 4.3.1. 透明材料对于光的折射 4.3.2透明材料对于光的反射 4.3.3非金属材料对于光的吸收 4.3.4透明材料的透射 4.3.5.绝缘体的半透明和不透明性 4.4发光 4.5.光导纤维（光纤） 4.6激光材料 4.6.1激光材料特性 4.6.2激光产生原理 4.6.3激光发生器 第 五节 材料的抗腐蚀和耐老化性能 5.1．材料的腐蚀性能 (1)化学腐蚀 (2)电化学腐蚀 5.2．腐蚀速度的表示方法 5.3．提高耐腐蚀性途径 (1)合金化 (2)结构设计 (3)涂层 (4)阴极保护 (5) 选择材料与热处理 5.4 高分子材料的老化 本章小结： 材料的物理性能含义广泛，包括电、磁、热、光、声、熔点、密度以及热膨胀等。材料的化学性能主要包括 抗氧化、耐腐蚀性能等。 材料的电性能是指材料在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的各种物理现象。固体材料中的电 子能带结构基本理论包括电子能级的分裂和能带的形成，价带、空带（导带）和禁带的划分。金属的电子能带结构理论说明了各种金属导电性能的机理。表征材料电 性质的物理量有：电阻、电阻率以及电导率。影响电阻率的因素有温度的影响、杂质的影响和塑性形变的影响。 绝缘体和半导体的电子能带结构揭示了绝缘体和半导体的电性能机理。描述绝缘材料和介电材料的主要性 能指标有体积电阻率、表面电阻率、介电常数、介电损耗和介电强度(电容器击穿电压)等。静电场中电介质的极化方式有电子极化、原子(离子)极化、取向极化（偶极极化）和空间电荷极化。: 在交变电场作用下,电介质的极化要跟随外电场变化。它的相对介电常数与静电场条件下不同。介质在交变电场作用下会消耗 能量而发热。相对介电常数将是交变电场频率之函数。 电介质共有的重要特性之一是在电场作用下表现为极化现象,但由于电介质晶体结构不同,它们的极化特型表现不同,从而产生了压电性、热释电性和铁电性，这 些特性构成了电介质材料实际应用的基础。 半导体材料分为本征半导体、掺杂半导体和半导体化合物。半导体材料的一个特性使具有.热电性。 有超导性的材料称为超导体。超导材料在特定条件下具备以下两个特征:零电阻效应(完全导电性)h和迈斯纳效应(完全抗磁性)。材料要获得完全超导性,必顶满足三个性能指标：临界超导温度、临 界磁场强度和临界电流密度。 任何物质在磁场 的作用下都会表现出一定的磁性。按照物质对原磁场的影响，可将其分为三