电气绝缘材料.ppt

《电气绝缘材料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、《电气功能材料学》2021/8/252课程特点：化学、材料、物理、电气等多学科交叉知识点多而散，逻辑性不强课程要求：完成一篇大作业完成实验——《电气绝缘实验》化学部分参考资料：书籍：《电气绝缘材料科学与工程》，巫松桢主编《电工电子功能材料》，一濑升[日]编著期刊：《绝缘材料》,《电机工程学报》等2021/8/2531.“材料”的概念“材料”和“物质”的区别可用的材料的概念在不断的发展、完善材料学：研究物质结构、性能和用途的科学。电工材料学：材料科学的一个分枝，以电力系统和设备中涉及的材料为对象，研究其结构（或成分）－性能－工艺－应用间的关系。20

2、21/8/2542.电工材料对电气工程发展的重要性a）促进电力设备的革新与发展绝缘材料：提高耐热等级、提高绝缘性能导电材料：高稳定性高电导率的导体开发新材料b）使电力设备适应更复杂的运行环境例如：高温、低温、潮湿、辐射、酸、碱、臭氧、生物霉变等环境，分析各种因素对材料的影响。2021/8/255c）保证电力系统安全、稳定、可靠的运行高压电力设备的事故中，绝缘故障占一半以上；电压等级每提高一个台阶，绝缘系统就会暴露出一系列问题；要不断提高运行电压等级，就要不断发展提高绝缘材料的电气、机械、耐热等性能。2021/8/2563.电工材料的分类与发展研究

3、技术：分子模拟技术，信息技术，生物工程，纳米技术等材料的发展历程和趋势：天然材料——物理加工——化学合成——生物法电工材料的分类绝缘材料导电材料半导体材料磁性材料电气功能材料：纳米电介质功能陶瓷传感材料超导材料……2021/8/2574.本课程的内容研究材料的结构层次，以及不同层次的结构对材料性能、加工工艺和应用的影响。物质的结构决定性质物质结构的多层次性原子结构（原子核、电子云）分子结构（化学键形式）聚集态结构（结晶、无定形）显微结构组织复合结构组织2021/8/259对材料进行改性和开发新型高性能材料，就要找到决定材料特性的关键结构层次。加工

4、工艺与材料的结构的关系：不同的加工工艺，得到的材料结构一般不同。105.物质的结构原子结构m质子＝m中子＝1.67×10-27kg，m电子＝9.1×10-31kg11电子的运动轨迹电子云——电子在各区域出现的概率氢原子H的电子云分布图玻尔半径r0=0.53×10-10m2021/8/2512四个量子数：原子中每个电子的能量不同，能量低的电子离核近，能量高的离核远；不同轨道对应不同的能级，能级分布是不连续的——量子化。主量子数n：表示电子所处的层，离核越远能量越高角量子数l：同能级中的电子亚层，电子云的形状磁量子数ml：电子云的不同空间伸展方式，轨

5、道数自旋量子数ms：同轨道中电子的不同自旋方向，±1/22021/8/2513电子云轨道（p，d）苯的电子云形状2021/8/2514多电子原子中的电子排列规则i）泡利不相容原理同一个原子里不可能有两个运动状态完全相同的电子，一个轨道上最多容纳两个自旋方向相反的电子。ii）能量最低原理电子总是先占据能量最低的轨道，依次由低到高填入各能级。iii）最多轨道原则相同能量轨道上，电子排布尽可能分别占据不同的轨道，并且自旋方向相同。核外多电子的排布顺序2021/8/25152021/8/25162）分子结构（1）分子的形成原子间同时存在吸引力和排斥力，在

6、某一距离下两作用力互相抵消，形成稳定结合的分子。（2）原子间作用力玻恩斥力：原子间距小于r0，两原子内层电子产生很强的斥力，电子轨道重合时，多余电子被推到更高能级。原子间作用力和势能（平衡位置的原子距离r0晶格常数，对应结合能最小）2021/8/2517（3）化学键定义：分子（或晶体）中相邻两个或多个原子（离子）之间的强烈的相互作用，叫做化学键。化学键的强度为键能（离解1mol化学所需的能量，单位为kJ/mol），键能越强，分子越稳定。键长：成键原子的平均核间距，键长↓键能↑键角：两个相邻化学键的夹角键长和键角决定分子的空间构型a.离子键（600

7、～1000kJ/mol）电子发生转移形成正负离子，正负离子的静电作用使离子间引力与斥力达到平衡，形成离子键。特点：无方向性无饱和性有极性离子键型化合物特点：密度大、硬度高、难压缩、不易挥发、熔点高2021/8/25182021/8/2519b.共价键（60～750kJ/mol）电子发生偏移，电子云重合，以共用电子对形成化学键。化合价：共用电子对的数目极性：化学键的极性，由共用电子对是否发生偏移决定H－F，H－Cl，C＝O分子的极性，由分子结构对称性决定H2，CH4，CO2HCl，PVC方向性饱和性由共价键可形成原子型物质和分子型物质。共价键和离子

8、键形成分子的过程2021/8/2520共价键和离子键形成的分子2021/8/25212021/8/2522配位键——共价型离子键形成配位