无机非金属材料的性能.ppt

第二章 无机非金属材料的性能 第一节 热学性能 无机非金属材料的性能综述 2.新型无机非金属材料的特性 热学性能 声 子 声 子 第二章 无机非金属材料的性能 第二节 力学性能 　　　　 胡克定律：材料应力-应变关系，在弹性限度内，成正比关系，其比例系数E就是弹性模量。 小变形近似，简谐近似； 原子间共振频率与原子折合质量以及弹性常数间的关系为 弹性后效：当外力除去后，应变只消失一部分，另一部分随时间慢慢消失，其实不能立即消失的应变是蠕变应变，不能立即消失。 无机非金属材料：硬度高； 应用最广泛之测硬度方法：维氏硬度（HV）； 温度上升，硬度下降。 脆性断裂（低温，常温下无机非金属材料）； 延性断裂（金属材料）； 蠕变断裂（高温下合金与陶瓷）。 材料的理论断裂强度 材料的理论断裂强度高达E/5到E/10； 除很细的石英玻璃纤维和氧化铝晶须而外，大部分材料实际断裂强度仅仅只有E/100到E/1000！！！ 无机非金属材料缺陷，萌生出微裂纹； 微裂纹应力集中，微裂纹扩展。 第二章 无机非金属材料的性能 第三节 其他物理与化学性能 电学性能 磁学性能 光学性能 化学性能 离子导电性 肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷 离子迁移所需活化能； 无序的热运动； 如果是由大半径的阴离子构成骨架，并且对阳离子束缚能力弱，有大量空隙，阳离子可在空隙自由移动——快离子导体。 能 带 固体中原子的能级展成能带以后，原子中原有的电子也就填充在能带中；（对应于原子中电子由低能级向高能级排布，固体中电子也是由低能带向高能带填充的） 对于半导体与绝缘体，是刚好填满低能量的几个能带，而被填满的最高能带上方是禁带，禁带上方则是一个电子也没有的空能带。而导体则是有半空半满的非满能带。 只有非满带的电子才参与导电。 绝缘体 Q:电介质不同的电容器，电位相同时，所存储的电荷是否相同？ 研究材料磁性的最基本的任务是确定材料的磁化强度M与外磁场强度H和温度T的关系，在一定温度下，定义：M＝χH χ称为物质的磁化率，即单位外磁场强度下材料的磁化强度。它的大小反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重要的磁参数。同时，它也是物质磁性分类的主要依据。 因此物质内部的磁感应强度可以确定为 磁矩p在磁感应强度为B的磁场中，所受力矩为 所具有的静磁能为 顺磁体； 抗磁体； 铁磁体； 亚铁磁体（铁氧体磁性）； 反铁磁体。 收音机喇叭上的吸铁石的化学成分是Fe3O4，并不是铁磁体！！！！！！ Fe3O4是亚铁磁体。 n2/n1越接近1，反射率就越小。 光学透镜系统中，透镜与透镜之间存在空气，反射率高；一般设计时，在透镜之间粘有透明的胶，胶折射率与透镜折射率相近，因而相对折射率n21=n2/n1接近1，从而反射率损失大大降低。 如果材料不吸收可见光区的任何光，则材料是透明的； 实际制造玻璃时，还有减少散射的考虑。 无机非金属材料抵御外界物质侵蚀的能力称为耐蚀性或化学稳定性。 食盐在水中的溶解，生石灰变为熟石灰。 无机非金属材料大多数由氧化物所组成，键合力越强，则该氧化物的酸性越强，碱性越弱。 教材第58页，第1、5、9题。 收音机喇叭 吸铁石 收音机喇叭上的吸铁石 不是铁磁体！ 车窗玻璃 其他物理与化学性能 其他物理与化学性能 导 体： ρ＜10 。 其中 纯金属ρ：10 ～10 合金ρ：10 ～10 。 半导体：ρ在10 ～10 。 绝缘体：ρ＞10 。 －5 －8 －7 －7 －5 －5 9 9 Ω·m Ω·m Ω·m Ω·m Ω·m Ω·m 除快离子导体外，无机非金属材料一般属于绝缘体与半导体。 Ω·m 其他物理与化学性能 除了常见的自由电子导电而外，离子能否贡献电导？ AgBr中的Frenkel缺陷 KCl中的Schottky缺陷 Br- Ag+ Cl- K+ 其他物理与化学性能 其他物理与化学性能 三、能带理论 晶体中，由于原子之间的相互作用，原子中的能级将“展开”，电子也可以从一个原子移到另一个原子上，从而不断的在晶体中运动。电子的这种运动叫做共有化。其能量是量子化的，每个能级只能容纳两个自旋方向相反的电子。由于晶体中电子能级间的间隙很小，可以把能级分布看成是准连续的，称为能带。 其他物理与化学性能 能量是“量子化”的，n为量子数； 能带是整个晶体的性质，不是个别原子的性质。 其他物理与化学性能 其他物理与化学性能 其他物理与化学性能 介电性：绝缘体又叫电介质。 绝缘 存储电能 如同水坝拦水，有水位差而无水流，存储水能一样，绝缘体相当