《其他新材料简介》PPT课件

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1、第五节其他新材料简介一、功能材料1、功能材料的概念功能材料是指具有特殊的电、磁、光、热、声、力、化学性能和生物性能及其转化的功能，用以实现对信息和能量的感受、计测、显示控制和转化为主要的非结构性高新材料。2、功能材料的特点1）多功能化如NiTi合金，既具有形状记忆功能，又具有结构材料的超弹性性能。2）材料形态的多样性同一成分的材料形态不同时，常会呈现不同的功能。如Al2O3陶瓷材料，拉成单晶时为人造宝石；烧结成多晶时常用作集成电路基板材料、透光陶瓷等；多孔质化时是催化剂的良好载体与过滤材料；纤维化时为良好的绝热保温材料。3）材料与元

2、件一体化结构材料常以结构形式为最终产品，而功能材料则以元件形式为最终产品。4）制造与应用的高技术性，性能与质量的高精密性及高稳定性为了赋予材料与元件的特定性能，需要严格控制材料成分（如高纯度或超高纯度要求、微量元素或特种添加剂含量等）和内部结构及表面质量，这往往需进行特殊制备与处理工艺。3、常用功能材料二、功能材料简介（一）电功能材料电功能材料是指利用材料的电学性能和各种电效应等电功能的材料。下面介绍导电材料、电阻材料和电接点材料。1.导电材料导电材料是用来制造传输电能的电线电缆及传导信息的导线引线与布线的功能材料。主要功能要求是具

3、有良好的导电性，有时还要求一定的强度、弹性、韧性或耐热、耐蚀等性能。导电材料主要包括：常用导电金属材料、膜（薄膜或厚膜）导体布线材料、导电高分子材料、超导电材料等。（1）膜（薄膜或厚膜）导体布线材料（2）导电高分子材料导电高分子材料具有类似金属的电导率，且由于具有轻质、柔韧、耐蚀、电阻率可调节等优点。导电高分子材料按导电原理可分为结构型导电高分子及复合型导电高分子材料。（3）超导电材料有些导体的直流电阻率，在某一低温陡降为零，被称为零电阻或超导电现象。超导体有电阻时被称为“正常态”，而处于零电阻时被称为“超导态”。导体由正常态转变为

4、超导态的温度，即电阻突变为零的温度称为超导转变温度或临界温度Tc。超导体在临界温度Tc以下，不仅具有完全导电性（零电阻），还具有完全抗磁性，即置于外磁场中的超导体内部的磁感应强度恒为零。零电阻及完全抗磁性是超导体的两个基本特征。使超导体从超导态转变为正常态的最低磁场强度和最小电流密度，分别称之为临界磁场强度Hc临界电流密度Jc。理想的超导材料应有高的Tc、Hc、Jc值，而且要易于加工成丝。超导材料有元素超导体（例如Nb和Pb）、合金超导体（如Nb—Ti及Nb—Zr合金）、化合物超导体（如Nb3Sn和V3Ga）;有金属超导体、高分子超

5、导体、陶瓷超导体。由于一般超导体材料均具有Tc低的特点，研制高温超导材料就成为人们关注的焦点。1987年起，超导材料临界温度Tc提高到77K，高温超导材料经历了四代：第一代镧系，如La—Cu—Ba氧化物，Tc=91K；第二代钇系，如Y—Ba—Cu氧化物；第三代铋系，如Bi—Sr—Ca—Cu氧化物，Tc=114120K。第四代铊系，如Ti—Ca—Ba—Cu氧化物，Tc=122～125K。1990年发明的一种不含铜的钒系复合氧化物其Tc已达132K。超导材料的主要应用有：①零电阻特性的应用，如制造超导电缆、超导变压器等；②高磁场特性的应

6、用，如磁流体发电、磁悬浮列车、核磁共振装置、电动机等。2.电阻材料电阻材料是利用物质固有的电阻特性来制造不同功能元件的材料。主要用于电阻元件、敏感元件和发热元件。按其特性与用途可分为精密电阻材料、膜电阻材料和电热材料。（1）精密电阻材料精密电阻材料是指有低的电阻温度系数、高精度、高稳定性和良好的工艺性能的一类金属或合金。1）贵金属电阻合金2）Ni—Cr系电阻合金3）Cu—Mn系电阻合金4）Cu—Ni系电阻合金5）其它电阻合金（2）膜电阻材料膜电阻材料的特点是体积小、质量轻、便于混合集成化。1）薄膜电阻材料Ni—Cr系、Ta系（如Ta

7、2Ni薄膜）和金属陶瓷系（Cr—SiO薄膜）三大类。主要用于高精度、高稳定性、噪声电平低的电路及高频电路器件。2）厚膜电阻材料由导体粉料、玻璃粉料和有机载体三部分组成。主要用于通用电阻、大功率电阻、高温高压电阻或高电阻器件。3.电接点材料电接点材料是指用来制造建立和消除电接触的所有导体构件的材料。有强电、中电和弱电三大类。强电和中电接点主要用于电力系统和电器装置，弱电接点主要用于仪器仪表、电信和电子装置。（1）强电接点材料要求为低接触电阻、耐电蚀、耐磨损及具有较高的耐高压强度、灭弧能力和一定的机械强度等。1）真空开关接点材料要求抗电

8、弧熔焊、坚硬而致密，常用的材料有Cu—Bi—Ce、Cu—Fe—Ni—Co—Bi、W—Cu—Bi—Zn合金等。2）空气开关接点材料如Ag—CdO、Ag—W、Ag—石墨、Cu—W、Cu—石墨等。（2）弱电接点材料具有极好的导电性、极高的化