《材料的电学性质》PPT课件

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1、第六章材料的物理性能三、材料的电学性质四、材料的磁学性质三、材料的电学性能直流电场交变电场——介电性质介电常数的定义，交变电场中的介电损耗的成因及影响因素弱电场——导电性质电导率和电阻率的定义、载流子定义、电导率的基本参数及影响因素，超导电性的定义、超导体的特性强电场——击穿现象材料表面——静电现象体积电阻率：V,Ω·m表面电阻率：S,Ω电阻R：3.1电阻率和电导率某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常温下导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。表面电阻率与体积电阻率聚合物的表面和本体中具有不同的导电特性。表面电阻率：rs体积电阻率rv：体积电流方向的直流场强与该处体积电流密度

2、之比。100克PVC中加入Fe-Al/Al2O3对电阻的影响电导率电导率(1)表征材料导电性的大小。单位：S.m-1,（Ω.m）-1⑵根据电导率对材料的分类电导G：材料的分类及其电导率材料电阻率电导率超导体导体半导体绝缘体010-8-10-510-5-107107-1018∞105-10810-7-10510-18-10-7⑶不同材料的电导率①金属自由电子电导率高导电性好②硅半导体③离子固体室温绝缘体T高电导率大（无机非金属）④高分子杂质致有导电性，导电高分子各种材料在室温的电导率金属和合金Σ(Ω-1.m-1)非金属Σ（Ω-1.m-1）银铜，工业纯金铝,工业纯Al-1.2%,Mn合金钠

3、钨，工业纯黄铜（70%Cu-30%Zn镍,工业纯纯铁,工业纯钛,工业纯不锈钢，301型镍铬合金(80%Ni-20%Cr）6.3*1075.85*1074.25*1073.45*1072.96*1072.1*1071.77*1071.66*1071.46*1071.03*1070.24*1070.14*1070.093*107石墨SiC锗，纯硅，纯苯酚甲醛（电木）窗玻璃氧化铝（Al2O3）云母甲基丙烯酸甲酯氧化铍（BeO）聚乙烯聚苯乙烯金刚石石英玻璃聚四氟乙烯105(平均)102.24.3*10-410-7-10-11<10-1010-10-10-1210-11-10-15〈10-121

4、0-12-10-15〈10-14〈10-14〈10-14〈10-16〈10-16载流子的定义电流载体，称载流子。载流子指可以自由移动的带有电荷的物质微粒，如电子和离子。在电场作用下能作定向运动的带电粒子。如半导体中的自由电子与空穴，导体中的自由电子，电解液中的正、负离子，放电气体中的离子等。决定电导率的基本参数载流子类型chargecarrier——电子、空穴、正离子、负离子载流子数chargecarrierdensity----n,个/m3载流子迁移率electronmobility(物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度)μ=ν/Em2/(v.s)平均漂移速度（driftveloc

5、ity）ν，m/s(A)声子对迁移率的影响,可写成μL=aT-3/2(B)杂质离子对迁移率的影响,可写成μI=bT3/2影响电子电导率的因素：温度、杂质、缺陷单质金属中主要是电声子相互作用,电导率的温度关系为σ∝T-1。半导体和绝缘体的电导率随温度变化以指数函数增大σ=σ0exp(-Eg/2kT)影响离子电导率的因素温度晶体结构晶格缺陷聚合物的电导性结构型高分子本身导电添加型高分子中添加导电材料1977年，Heeger、MacDiarmid和白川英树发现当聚乙炔薄膜用Cl2、Br2或I2蒸气氧化后，其电导率可提高几个数量级。通过改变催化剂的制备方法和取向，电导率可达105S·cm－1。

6、（Cu为108S·cm－1）。AlanJ.Heeger1/3oftheprizeUSAUniversityofCaliforniaantaBarbara,CA,USAb.1936发现并发展了导电聚合物2000年诺贝尔化学奖获得者白川英树HidekiShirakawa1/3oftheprizeJapanUniversityofTsukubaTokyo,Japanb.1936AlanG.MacDiarmid1/3oftheprizeUSAUniversityofPennsylvaniaPhiladelphia,PA,USAb.19271974年，白川英树等人用Ziegler-Natta催

7、化剂制备聚乙炔薄膜铜色（cis-，电导率10－8～10－7S·cm－1）银色（trans-，电导率10－3～10－2S·cm－1）聚乙炔，其掺杂的电导率大幅度提高，掺杂到6.67%时，能隙将消失。图3三维、二维和一维碳化合物材料共轭聚乙炔链上的共轭缺陷（载流子）阳离子自由基的产生和移动聚乙炔异构化产生孤子及移动聚合物的导电特点聚合物中导电载流子可以是电子、空穴，也可以是正离子、负离子。多数聚合物中存在离子电导：带有强极性基团的聚合物发生本征离解