电子陶瓷材料1-绪论..ppt

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1、陶瓷的特点：优点：硬度大，机械强度高，化学稳定性好（耐腐蚀），熔点高，绝缘性能好，抗电强度高（>10kv/mm),导电性能可变（半导体、超导体、绝缘体）及成本低。缺点：脆性大，分散性大。电子陶瓷结构陶瓷和功能陶瓷。陶瓷的微观结构与性能的关系陶瓷是一个复杂的多晶多相系统，一般由结晶相、玻璃相、气相和相界交织而成。结晶相：大小不同，形状不一，取向随机的晶粒。直径几微米到几十微米。小晶粒内部原子或离子点阵规则排列，是单晶。主晶相决定了材料的性能：介电常数，电导率，损耗和热膨胀系数。电子陶瓷大都选用氧化物为主

2、晶相。玻璃相一种低温可以熔融的化合物。作用是填充晶粒之间的空隙，将晶粒紧密联结成一个整体，降低坯体烧成温度，阻止晶型转变，在一定条件下，可以抑制晶粒生长，促使晶粒细微化。广义上和晶粒之间的过渡晶界相一起统称为晶粒间界。——晶粒之间的固体物质，原子不规则排列。气相晶粒之间玻璃相填充不到的部分，是气体占据的部分。开口气孔和闭口气孔。功能陶瓷的主要物理性能与效应直接效应－电学、力学、磁学、热力学、化学、生物耦合效应－机电、热电、光电、磁电耦合介电性能—是功能陶瓷的基本性能，反映的是极化强度对弱电场的响应高介

3、电常数—电介质陶瓷—高比容电容器和微波介质陶瓷器件感应极化的产生及随外场（温度、电场等）的变化—电介质物理学的研究核心直接效应铁电体的极化反转特性－铁电薄膜存储器的应用基础铁电体的电学非线性－电控调谐器件的应用基础铁氧体的磁学非线性－磁控调谐器件半导电性与环境气氛的依赖性－各种化学、生物传感器电性－离子、电子导电性－新型电池超导电性－高温超导器件、微波器件等直接效应热-电耦合效应：热释电效应-红外传感器的应用基础PTC、NTC效应等-热敏陶瓷器件光-电耦合效应：电光效应-电光显示和调控器件应用电控可变

4、光散射，电控可变双折射效应机-电耦合效应：电致伸缩效应和压电效应-压电陶瓷器件场致相变效应：压强诱导铁电-反铁电相变-爆电换能电场诱导反铁电-铁电相变-机电换能磁－电耦合效应：磁电转换-磁电转换耦合效应特点：成分可控性、结构宽容性、性能多样性、应用广泛性。据功能陶瓷组成、结构的易调性和可靠性：可制备超高绝缘性、半导性、导电性和超导电性陶瓷。据功能陶瓷的能量转换和耦合特性：可制备压电、光电、热电、磁电和铁电等陶瓷。据对外场的敏感效应：可制备热敏、气敏、湿敏、压敏、磁敏、电压敏和光敏等敏感陶瓷。应用特点主

5、要分类电介质陶瓷－绝缘陶瓷(结构陶瓷)、电容器介质陶瓷、微波介质陶瓷、低温共烧陶瓷铁电陶瓷－高介介电陶瓷、热释电陶瓷、电光陶瓷、弛豫铁电陶瓷、反铁电陶瓷等压电陶瓷－一元系、二元系、三元系压电陶瓷，无铅压电陶瓷、电致伸缩陶瓷等半导体陶瓷－PTC热敏陶瓷、NTC热敏陶瓷、气敏陶瓷、压敏陶瓷、湿敏陶瓷、光敏陶瓷等导电陶瓷－电子导电陶瓷、离子导电陶瓷、质子导电陶瓷、混合导电陶瓷超导陶瓷－高温超导陶瓷磁性陶瓷－铁氧体陶瓷－软磁、硬磁、旋磁铁氧体等生物陶瓷－生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷等按形态可分为：粉体、块体、厚

6、膜、薄膜、纤维、复合等按结晶态可分为：非晶、多晶、单晶体结构陶瓷：在电子元件，器件，部件和电路中作基体、外壳，固定件和绝缘部件。滑石瓷：MO-Al2O3-SiO2体系氧化铝陶瓷：Al2O3，99瓷（刚玉瓷），95瓷，90瓷，高铝瓷，着色氧化铝陶瓷。高热导率瓷：BeO瓷，BN瓷，AlN瓷，SiC瓷。应用：结构陶瓷功能陶瓷的发展趋势(1)表面组装技术(SMT)推动功能陶瓷元件片式化(2)功能陶瓷的多功能化、复合化(3)功能陶瓷的机敏化和智能化(4)功能陶瓷的高频化-微波介质陶瓷与现代通信技术(5)低维化，

7、集成化块体材料的常规制作工艺：制粉－成型－烧结。制粉工艺多样化：固相法、液相法、气相法。成型工艺：干式模压成型、等静压成型烧结工艺：常压烧结、热压烧结、填充烧结、气氛烧结。功能陶瓷的制备工艺2功能陶瓷的基本性能2.1电学性能2.2力学性能2.3热学性能2.4光学性能2.5磁学性能2.6耦合性能2.1电学性能2.1.1电导率2.1.2介电常数2.1.3介质损耗2.1.4绝缘强度基本电学性能：（1）在电场下传导电流,电导率（2）被电场感应，介电常数电子陶瓷的电学性质物质基本电学性质：传导电流和被电场感应物

8、质传导电流的现象用下式描述：式中J为电流密度矢量；E为电场强度矢量；为电导率为张量。被电场感应的性质，通常可用下式描述：式中D为电位移，一般为矢量；ε为介电常数，一般为张量。电导率(electricalconductivity)和介电常数(dielectricconstant)是描写电子陶瓷的电学性质的两个最基本的电学参数。2.1.1电导率电导率：样品的导电能力，越大则导电能力越强载流子：离子电导(陶瓷的主要方式)和电子电导本质区别：1.质量变化2.霍