无机功能材料复习资料

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1、无机功能材料复习资料LYC(10级)无机功能材料绪论1、通常材料分为：结构材料和功能材料2、结构材料（structuralmaterials)：以使用材料的力学性质为基础，能在常温下承受外加载荷而保持其形状和结构稳定，它在物件中起着“结构力学性能”的作用。3、功能材料(functionmaterials)以特殊的电、磁、声、光、热、力、化学及生物功能等作为主要性能指标的新型材料。它是信息技术、生物技术、能源技术、等高技术领域和国防建设的重要基础材料。4、1965年由美国贝尔实验室的J.A.Morton博士首先提出

2、功能材料概念。5、功能材料种类：金属功能材料、无机非金属功能材料、有机功能材料、复合功能材料6、无容机功能材料的主要内陶瓷（高性能结构陶瓷、电功能陶瓷、敏感陶瓷）;玻璃(功能玻璃、微晶玻璃、纤维玻璃);晶体（光学晶体、激光晶体、电、磁、力、温度功能晶体）陶瓷高性能结构陶瓷1、提高陶瓷材料的强度和韧性的主要方法（1.在陶瓷材料的制备过程中通过工艺控制消除或减少材料中的原始裂纹缺陷；2.通过添加第二相来增韧补强，是陶瓷增韧的关键方向。）2、陶瓷材料的增韧主要通过三个途径：（（1）复合法（2）预应力法（3）相转变法）3

3、、高性能结构陶瓷（高性能结构陶瓷是主要发挥陶瓷材料的机械、热、化学等效能，具耐高温、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷、耐烧蚀、高温蠕变小等优异性能，广泛用于能源、航天、机械、汽车、冶金、化工、电子等领域。）4、研制与推广陶瓷刀具的主要原因在于：(一)陶瓷刀具材料具有很高的硬度、耐磨性能和良好的高温性能，与金属的亲和力小，不易与金属产生黏结，并且化学稳定好。5、陶瓷刀具材料可分为四大类CA氧化铝基氧化物陶瓷(白陶瓷)；CM氧化铝基金属碳化物复合陶瓷(黑陶瓷)；CN氮化硅基氮化物陶瓷(非氧化物陶瓷)；CC陶瓷涂层刀具。8无机功能

4、材料复习资料LYC(10级)（目前氧化铝基和氮化硅基陶瓷刀具材料的应用最为广泛）电功能陶瓷1、陶瓷材料多由离子键和共价键组成，键结合牢固，大部分陶瓷的禁带宽度宽，为绝缘材料（例如氧化铝、氧化硅、氮化硅等）。如果对绝缘陶瓷进行掺杂，或者制备非化学计量比化合物，可以得到半导体陶瓷，如NiO(Li)、SnO2-x等。2、要成为一种优异的绝缘陶瓷，它必须具备如下性能；（1、体积电阻率(ρ)≥1012Ω·cm?2、相对介电常数(εr)≤30?3、损耗因子(tgδ)≤0.001?4、介电强度(DS)≥5.0kV/mm5、除上

5、述性能外，绝缘陶瓷还应具有良好的导热性、与导体材料尽可能一致的热膨胀性、耐热性、高强性及化学稳定性等。）3、应用固体能带理论，可以成功地解释固体的绝缘性、半导性和导电性。固体能带中那些被电子完全占满的叫满带，末被电子占据的叫导带，满带和导带之间称之为禁带。如果禁带宽度足够大(在几eV以上)，满带的电子就难以被激发而超越禁带进入导带，也即认为电子几乎无法迁移，那么固体便成为典型的绝缘体。实际上，这种理想的绝缘体只有在绝对零度时才能获得，如果外界条件有所变化，例如温度升高或者受到光照时，由于热激发，满带中的部分电子就

6、可能被激发而跃迁到导带，从而使导电成为可能。4、介电陶瓷和绝缘陶瓷在本质上属同一类陶瓷。特别着眼于介电性能及其应用的陶瓷，称为介电陶瓷。或者说，介电陶瓷是通过控制介电性质，使之具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数的一类陶瓷。5、电介质（dielectrics）最主要的特征是电的相互作用不是通过传导方式，而是通过感应的方式。广泛地说，可以把介电常数不等于1的材料统称为电介质材料6、设想在平行板电容器的两板上，充以一定的电荷，当两板间存在电介质时，两板的电位差总是比没有电介质存在(真空)时低，在

7、介质表面上会出现感应电荷。这些感应电荷部分地屏蔽T板上自由电荷所产生的静电场。这种感应电荷不能自由迁移，称为束缚电荷。电介质在电场作用下产生感应电荷的现象，称为电极化电介质极化示意图7、根据电容器陶瓷的特点，可以分为以下四类：（（1）温度补偿型电容器陶瓷（2）铁电电容器陶瓷（3）反铁电电容器陶瓷（4）半导体电容器陶瓷）8无机功能材料复习资料LYC(10级)8、微波介质陶瓷主要用于制作微波电路元件。微波电路元件要求介电陶瓷在微波频率下具有如下性能：（1、具有适当大小的介电常数，而且其值稳定；?2、介质损耗小；?3、

8、有适当的介电常数温度系数，且元件互差小；4、热膨胀系数小。）9、微波介质陶瓷主要用于谐振器、耦合器、滤波器等微波器件以及微波介质基片。对微波集成电路使用的介质基片的性能要求是：（1、对应于一定的用途有适当的介电常数，且介电常数值稳定，对于频率和温度的依存性小；?2、介质损耗小；?3、表面平滑，与金属薄膜的结合强度高；?4、机械强度高；?5、热导率高；?6、化学稳定性好。）