无机材料性能学
无机材料光学性能
1、折射率定义，影响因素
介质对光的折射性质用材料的“折射率”n表示。
光从真空进入介质材料时，速度降低。光在真空和材料中的速度之比即为材料的绝对折射率。介质材料的折射率一般为大于1的正数。
折射率的影响因素
（1）构成材料元素的离子半径
（2）材料的结构、晶型
（3）材料的内应力
（4）同质异构体
2、色散定义及应用
材料的折射率随入射光频率的减小（或波长的增加）而减小的性质，称为折射率的色散。
最简单的应用就是三棱镜，分出单色光。
为了消除正常色散对通信的干扰，就要在此光纤后再接上一段色散反常的光纤，使光在经历了正常色散后再经历一次反常色散，从而使光信号减小失真。这叫做色散补偿。
3、反射、全反射定义
光的反射：光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。
光线从光密介质（玻璃）进入光疏介质（空气）中时，折射角φ2大于入射角φ1 。当φ1 为某值时，φ2可达到90°，这时光线平行于表面传播。φ1 继续增大时，光线就会全部向内反射回光密介质内，这种现象称为全反射。
4、双折射定义
光通过时，一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，构成两条折射线，这种现象称为双折射。
5、解释材料吸光的物理本质。
1、价电子激发——取决于能带结构。
（1）金属能带结构特点：价带与导带之间没有禁带
金属光学性质：能吸收各种频率的光、不透明，反射率高
（2）半导体、绝缘体对光的吸收
绝缘体材料的禁带宽度一般大于3.1eV，不吸收可见光。
对于禁带宽度小于1.8eV的材料，吸收可见光。很多半导体材料的禁带宽度小于1.8eV，
2、晶格振动——取决于材料的振动特性
光子的能量转化为晶格振动能
6、减小陶瓷、玻璃等材料的反射损失，经常采取的措施。
由多块玻璃组成的透镜系统，常常用折射率和玻璃相近的胶粘起来，这样除了最外和最内的两个表面是玻璃和空气的相对折射率外，内部各界面均是玻璃和胶的较小的相对折射率，从而大大减少了界面的反射损失。
7、物体产生颜色的原因
由于光吸收的选择性，导致物体吸收一定波长范围的光，而反射或透射其他
波长范围的光，从而使物体显现出不同的颜色。
物质呈现的颜色，是光和物体相互作用所引起的，或是物质内部电子在不同能级间跃迁的结果。
颜色的起因可归结为光在物质中传播时由于反射、透射、散射等物理过程所引起。
8、影响材料透光性的原因。影响材料散射的原因？晶体双折射对散射的影响？
吸收系数:吸收系数与材料的性质密切相关。
反射系数:反射损失与相对折射率有关，也与表面粗糙度有关。
散射系数: 影响透光性的主要因素。
影响材料散射的原因：
（1）材料的宏观及显微缺陷：材料中的缺陷与主晶相不同，于是与主晶相具有相对折射率，此值越大，反射系数越大，散射因子也越大，散射系数变大。
（2）晶粒排列方向的影响：各向异性体，存在双折射。多晶无机材料，相邻晶粒之间的结晶取向不同,晶粒之间会产生折射率的差别，引起晶界处的反射与散射损失。
（3）气孔引起的散射损失：晶体双折射对散射的影响: 由于双折射造成相邻晶粒之间的折射率也不同。
两个晶粒寻常光的相对折射率相同，即n0/n0=1，无反射损失；
左晶粒的寻常光折射率n0与右晶粒的非寻常光折射率ne不同，形成相对折射率n0/ne≠1 ，造成反射系数和散射系数，引起很大的散射损失。
n0与ne相差较小，反射和散射损失较小。
n0与ne相差较大，反射和散射损失较大。
9、材料吸收带边/带隙宽度的计算，光吸收的一般律及光散射的一般规律、公式计算？
有一材料的吸收系数α=0.32cm-1，透明光强分别为入射的10%，20%，50%及80%时，计算材料的厚度各为多少？
α取决于材料的性质和光的波长。
1．一入射光以较小的入射角i和折射角r通过一透明玻璃板,若玻璃对光的衰减可忽略不计,试证明：透过后的光强为(1-m)2
此紫外吸收端相应的波长可根据材料的禁带宽度 求得：
10、提高无机材料透光性的措施？
提高原材料纯度，降低杂质含量
掺加外加剂、降低气孔率
工艺措施，降低气孔率，使晶粒定向排列
无机材料的电导性质
1、载流子定义，种类
载流子是指物质内部运载电荷的自由粒子。电子电导的载流子是电子或空穴（电子空位）。
电子、空穴——电子电导——霍尔效应
离子（正离子、负离子及其空位）——离子电导——电解效应
2、离子电导、电子电导、本征电导、固体电解质、压敏效应、正温度系数效应定义
本征电导：导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在。
离子电导：离子晶体的电导主要为离子电导，载流子可以是荷电的间歇离子，正常格点离子，空位。离子载流子的运动伴随着明显的质量迁移，有的可能发生氧化还原反应而产生新的物质。
电子电导：载流子是电子或者空穴。半导体陶瓷、导电材料、超导电材料主要呈现电子导电。
固体电解质：具有离子导电性的固态物质。这些物质或因其晶体中的点缺陷或因其特殊结构而为离子提供快速迁移的通道，在某些温度下具有高的电导率(1～10-6西门子／厘米）,故又称为快离子导体。
压敏效应：临界电压VC 以下电阻高；当电压大于VC 时，电阻迅速降低。 PTC 效应：电阻率随温度升高发生突变，增大了3个以上数量级。是价控型钛酸钡半导体特有。电阻率突变温度在相变（四方相与立方相转变）温度或居里点。
3、电解效应、霍尔效应定义及应用
λc h hr E g ×==g E hc =λS
J h .1063.634 _×=
电解效应：离子电导的特征是存在电解效应。离子的迁移伴随着一定的质量变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质，这就是电解现象。遵循法拉第定律
霍尔效应：电子电导的特征是具有霍尔效应。沿试样x轴方向通入电流I（电流效应Jx），Z轴方向加一磁场Hz，那么在y轴方向将产生一电场Ey，这一现象称为霍尔效应。利用霍尔效应可检验材料是否存在电子电导。
4、n型、p型半导体及金属、本征半导体和绝缘体的能带结构图，及带隙大小。
n型半导体：在半导体基体中掺入施主掺杂离子、取代基体原子，与基体原子形成共价后，还多出电子，这个“多余”的电子能级离导带很近（如图），比满带中的电子容易激发。
P型半导体：在半导体基体中掺入受主掺杂离子、取代基体原子，与基体原子形成共价后，还少了电子、出现了空穴，其能级离价带很近（如图）。价带中的电子激发到空穴能级比越过整个禁带容易得多。
导体的能带结构有三种：（a）未满带+重带+空带；
（b）满带+空带；
（c）未满带+禁带+空带。
5、钛酸钡价控半导体及反应方程式和缺陷方程式书写，解释？
6、离子电导、电子电导的影响因素
1、电子电导的影响因素
[1] 温度的影响：温度对电导率的影响包括对迁移率和载流子浓度（主要）的影响
[2] 缺陷的影响：杂质缺陷组分缺陷（阳离子缺陷，阴离子空位）间隙离子缺陷
2、离子电导影响因素
[1]温度：根据离子电导率的公式σ= Aexp[-B/T]可以看出，电导率随温度按指数形式增加。导电率对数与温度倒数呈线性关系。
[2]晶体结构
根据离子电导率的公式σ= Aexp[-B/T]= a exp[-U/kT]，
也可以看出，电导率随活化能U按指数规律变化。活化能反映离子的固定程度，它与晶体结构有关。
熔点高的晶体，晶体结合力大，活化能也高，电导率就相对较低。
离子电荷的高低也有影响：一般地，低价离子比高价离子的活化能小,电导率大。
晶体结构的紧密程度的影响：结构越紧密，可供移动的间隙小，离子迁移活
化能高。
[3]晶格缺陷
离子导电是可移动离子的定向迁移，是离子与周围缺陷交换位置的结果。根据离子电导率的公式 σ=nq μ 可以看出，电导率与离子浓度成正比。离子性晶格缺陷的生成及其浓度是决定离子导电的关键。
3、晶格缺陷的生成与浓度的主要影响因素：
[1] 温度：热激活生成晶格缺陷；
[2]掺杂：不等价固溶掺杂形成晶格缺陷；AgBr 中掺入CdBr 生成Ag 空位
[3]偏离化学计量：如还原产生氧空位（缺陷），ZrO2中的氧空位。
7、离子电导需要具备的条件
（1）电子载流子的浓度大小（2）离子晶体缺陷浓度大，并参与导电。因此离子性晶格缺陷的生成及浓度大小是决定离子电导的关键。
8、离子电导、电子电导的迁移率和载流子浓度
μ=v/E=(a2ν o q/6kT) exp(-U0/kT)
a ——晶格距离，ν o ——间隙离子的振动频率， q ——间隙离子的电荷数， k ——0.86×10-4ev/k ， U0——无外电场时间隙离子的势垒。
例子：晶格常数a=5×10-8 cm ，振动频率1012 Hz ， 势垒0.5 eV ， 常温300 K ，求迁移率μ 载流子沿电场力的方向的迁移率为：μ=v/E=(a2ν o q/6kT) exp(-U0/kT)
μ=6.19×10-11 cm2/sV
离子载流子的总浓度可表达为：
n Z 为能够产生理解的杂质离子浓度，UZ 为形成一个杂质离子缺陷所需的能量，k 为玻耳兹曼常数，T 为热力学温度。
本征离子电导率的一般表达式为：
无机材料磁学性能
1、铁氧体
含铁及其它元素的复合氧化物。称为铁氧体（ferrite ），电阻率为10～106Ω?m ，属于半导体范畴。铁氧体是含有铁酸盐的陶瓷磁性材料。
2、材料磁性的来源
磁性的本源：电子的循轨运动和自旋运动。
3、磁性的分类：抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性
1） 抗磁性
抗磁性来源于电子循轨运动时受外加磁场作用所产生的与外加磁场方向相反的附加磁矩，称为抗磁矩。
2）顺磁性（弱磁性）
顺磁性主要来源于电子（离子）的固有磁矩。
无外加磁场时，原子的固有磁矩呈无序状态，原子宏观上不呈现磁性，外加磁场作用下，原子磁矩比较规则的取向，物质显示极弱的磁性。
3）铁磁性（强磁性）
铁磁性来源于原子未被抵消的自旋磁矩和自发磁化。处于不同原子间的、未被填满壳层上的电子发生特殊的相互作用。参与相互作用的电子已不再局限于原)2exp()2exp()2exp(kT
U N kT U N kT U N n n n n Z S F Z S F -+-+-=++=
来的原子，而是“公有化”了，原子间好像在交换电子，称为“交换作用”。结果迫使相邻原子自旋磁矩产生有序排列。
因交换作用所产生的附加能量称为交换能J。J为正值时，呈现铁磁性。
百科：物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。
4）反铁磁性（弱磁性）
交换能J为负值，使相邻原子间的自旋趋于反向平行排列，原子磁矩相互抵消，不能形成自发磁化区域。
5）亚铁磁性
百科：在无外加磁场的情况下，磁畴内由于相邻原子间电子的交换作用或其他相互作用。使它们的磁矩在克服热运动的影响后，处于部分抵消的有序排列状态，以致还有一个合磁矩的现象。当施加外磁场后，其磁化强度随外磁场的变化与铁磁性物质相似。亚铁磁性与反铁磁性具有相同的物理本质，只是亚铁磁体中反平行的自旋磁矩大小不等，因而存在部分抵消不尽的自发磁矩，类似于铁磁体。铁氧体大都是亚铁磁体。
磁性来自两种不同的磁矩：一种磁矩在一种方向排列整齐，另一种磁矩在相反的方向排列。这两种磁矩方向相反，大小不等，两个磁矩之差，就产生了自发磁化现象，因此铁氧体磁性又称为亚铁磁性。
4、铁磁性物质的居里温度和相应的磁性转变，以及居里-外斯定律。
居里温度：是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。
5、磁滞回线、磁畴
铁磁性物质中自发磁化方向一致的微小区域，称为磁畴。相邻畴壁间的过渡层称为磁畴壁。
磁畴首尾相接，形成闭合回路：保证体系能量最低
磁滞曲线是关于外磁场和感性磁场两者的变化关系的曲线
材料磁化与外磁场的关系：磁滞回线
6、软磁材料、硬磁材料、巨磁材料
软磁材料：对于磁感应强度以及磁极化强度具有低矫顽性的磁性材料。
1)高磁导率，饱和磁感应强度大；2）电阻高，损耗低；3）矫顽力Hc小；
4)稳定性好。
硬磁材料:是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料，也称为永磁材料或恒磁材料。
1)剩磁Br大，储存磁能大；2)矫顽力Hc大，不容易退磁。
矩磁材料：具有矩形磁滞回线、剩余磁感强度Br和工作时最大磁感应强度Bm的比值，即Br/Bm接近于1和矫顽力较小的铁氧体材料。
1）磁滞回线近似矩形；2）高的剩磁比Br / Bm；3）矫顽力Hc小；
4）开关系数小；5）低损耗；6）稳定性好
7、自发磁化概念及产生的原因
百科：磁有序物质在无外加磁场的情况下，由于近邻原子间电子的交换作用或其他相互作用，使物质中各原子的磁矩在一定空间范围内呈现有序排列而达到的磁化，称为自发磁化。
无机材料热学性能
①热容的本质是什么？
热容是质点热运动的能量随温度变化的一个物理量，是物体温度升高1K所需要增加的热量。温度不同，物体的热容不一定相同。
②固体材料的热膨胀与材料的其它性能（结合能、熔点；温度、热容；结构）
的关系。
1、热膨胀和结合能、熔点的关系
由于热膨胀与质点的位能性质有关，而质点的位能性质由质点间的结合力特性决定。所以热膨胀与结合能密切相关。质点间结合力强，升高相同的温度时，质点的振幅增加的较少，平均位置的位移增量增加得相应较少，热膨胀系数也较小。由于单质的熔点与周期表存在一定的规律性，所以热膨胀系数与周期表也相应的关系。
2、热膨胀与温度、热容的关系
温度低，热膨胀系数小，温度愈高，热膨胀系数愈大。
由于热膨胀是固体材料受热以后晶格振动加剧引起的容积膨胀，而晶格振动的激化就是热运动能量的增大。热容是升高单位温度时能量的增量。所以热膨胀系数与热容密切相关而且规律相似。
在低温下热膨胀系数也随温度的三次方（T3）变化，在高温下趋于一个极限值。
3、热膨胀与结构的关系
组成相同的物质，结构不同时，热膨胀系数也不同。结构紧密的晶体，膨胀系数较大，结构较疏松的晶体，热膨胀系数较小。
③光/声频支振动
光频支振动：振动的质点中包含频率甚高的格波时，质点彼此间的位相差很大，临近质点的运动几乎相反，频率往往在红外光区，称为“光频支振动”。
声频支振动：振动的质点中包含频率甚低的格波时，质点彼此间的位相差不大，格波类似于弹性体中的应变波，称为“声频支振动”。相邻原子具有相同的振动方向。
④影响德拜温度的因素是什么？
键的强度，材料的弹性模量，熔点等。
⑤热导率物理意义？影响热导率的因素有哪些？
在单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。
1、温度的影响：物质的种类不同，导热系数随温度的变化规律不同。
2、显微结构的影响：
（1）结晶构造的影响：声子传导与晶格振动的非谐性有关。晶体结构愈复杂，晶格振动的非谐性程度愈大。格波受到的散射愈大，因此，声子平均自由程较小，热导率较低。
（2）各向异性晶体的热导率：非等轴晶系的晶体热导率呈各向异性，膨胀系数低的方向，热导率大。温度升高时，不同方向的热导率差异减小。因为温度升高，晶体结构的对称性提高。
（3）多晶体与单晶体的热导率：对于同一种物质，多晶体的热导率总是比单晶体小。因为多晶体中，晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，晶界处杂质也多，声
子更易受到散射，其平均自由程要小得多，所以热导率小。
（4）非晶体的热导率：非晶体具有“近程有序，远程无序”的结构。低温下，其声子平均自由程在不同温度上基本为常数，其值近似等于几个晶格的间距。较高温度下，玻璃的导热主要由热容与温度的关系决定；较高温度以上则需考虑光子导热的贡献。
3、化学组成的影响：构成晶体的质点的大小、性质不同，其晶格振动状态不同，导致其热导率不同。一般而言，质点的原子量愈小，密度愈小，杨氏模量愈大，德拜温度愈高，则热导率愈大。杂质、固溶体的形成使热导率降低，取代元素的质量和大小与基体元素相差越大，取代后结合力改变越大，对热导率的影响越大。
4、复相陶瓷的热导率：常见陶瓷材料典型微观结构是分散相均匀分散在连续相中。
5、气孔的影响：在不改变结构状态的情况下，气孔率增大，总是使λ降低。
⑥解释热膨胀的机理。影响热膨胀的因素有哪些？
在平衡位置两侧，合力曲线的斜率不对称
r r>r0时，曲线的斜率较小；引力随位移的增大较慢。 两侧受力不对称，使得质点振动的平衡位置右移，相邻质点间距离增加，晶体膨胀。 影响因素：晶体缺陷，晶体各向异性，温度，工艺因素。 ⑦影响材料散热的因素有哪些？ （1）材料的热导率越大，传热越快，热应力持续一段时间后很快缓解。（2）传热的途径，即材料或制成品的薄厚，薄的传热通道短，容易使温度均匀。（3）材料表面散热速率。 ⑧比较同一组成的单晶、多晶、非晶态物质的热导率。 ⑨固体材料声子热导机理及其对晶体结构影响热导的解释。 声子间碰撞传热 声子间碰撞引起的散射是晶格中热阻的主要来源；声子间碰撞几率越大，平均自由程越小，热导率越低。 晶体中的缺陷、杂质、晶界等引起格波的散射，使声子平均自由程降低，使λ减小； 平均自由程与声子振动频率有关，波长长的格波容易绕过缺陷，使自由程加大，使λ增大； 平均自由程与温度有关，温度升高，声子的振动能量加大，频率加快，碰撞增多，自由程减小。在高温时，最小平均自由程等于几个晶格间距；在低温时，最长平均自由程长达晶粒的尺度。 ⑩如何表示陶瓷材料的抗热震性，影响其抗热震性的因素是什么？ 日用瓷：以一定规格的试样，加热到一定温度，然后立即放入室温的流动水中急冷，并逐次提高温度和重复急冷，直至观测到试样发生龟裂，则以产生龟裂的前一次加热温度来表征其热稳定性。 高温陶瓷材料：然后测定其抗弯强度的损 影响因素：材料承受的温度变化越大，热 稳定性越好。热应力引起的材料断裂破坏，还与材料散热有关，散热使热应力得到缓解。 ?说明掺杂固溶体瓷与两相陶瓷的热导率随成分体积分数而变化的规律有何不同 ？ ?请简述固体热容的德拜模型，以及在高温和低温下的结果。 德拜将爱因斯坦的晶体振动热容理论加以补充和修正。德拜提出，晶体点阵中原子在相互间力的作用下振动，它们的频率不等，而且是连续变化的，其变化范围可设由最低的频率0至最高的频率。 ?氧化铝单晶的λ-T曲线分析说明。 在很低温度下声子的平均自由程l增大到晶粒的大小，大刀了上限，因此，l值基本上无多大变化。热熔Cr在低温下与温度的三次方成正比，因此λ也近似与T3成正比例变化。随着温度的升高，λ迅速增大，然而温度继续升高，l 值要减小，Cv随温度T的变化也不再与T3成比例，并在德拜温度以后，趋于一恒定值。而l值因温度升高而减小，成了主要影响因素。因此，λ值随温度升高而迅速减小。这样，在某个低温处（~40K）, λ值出现极大值。在更高温度，由于Cv已基本上无变化，l值也逐渐趋于下限，所以随温度的变化λ又变得缓和了。在达到1600K的高温后，λ值又有少许回升。 无机材料介电性能 1、极化、电子位移极化、离子极化、偶极转向极化、空间电荷极化、自发极化等定义 极化：介质内质点（原子、分子、离子）正负电荷重心的分离，从而转变成偶极子。 电子位移极化：在外电场作用下，原子外围的电子云相对于原子核发生位移形成的极化叫做电子位移极化。 离子极化：电介质中的正负离子在电场作用下发生可逆的弹性位移。正离子沿电场方向移动，负离子沿反电场方向移动。由此形成的极化称为离子位移极化。 偶极转向极化：在无外加电场时，这些极性分子的取向在各个方向的几率是 相等的，因此就介质整体来看，偶极矩等于零。当极性分子受到外电场作用时，偶极子发生转向，趋于和外加电场方向一致。所以介质整体出现宏观偶极矩。这种极化现象称为偶极子转向极化。 空间电荷极化：在电场作用下，不均匀介质内部的正、负离子分别向负、正极移动，引起介质内各点离子的密度发生变化，即出现电偶极矩。这种极化即称为空间电荷极化。 自发极化：自发极化的极化状态并非由外电场所造成，而是由晶体的内部结构特点造成的，晶体中每一个晶胞里存在固有电偶极矩，这类晶体通常称为极性晶体。 2、介质损耗的定义 电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率，简称电介质损耗。 3、影响介质损耗的因素 （1）频率的影响： ω→0时，此时不存在极化损耗,主要由电导损耗引起。tg δ=δ/ωε，则当ω→0时，tg δ→∞。随着ω升高，tg δ↓。 随ω↑，松弛极化在某一频率开始跟不上外电场的变化，松弛极化对介电常数的贡献逐渐减小，因而εr 随ω↑而↓。在这一频率范围内，由于ωτ <<1，故tg δ随ω↑而↑。 当ω很高时，εr →ε∞，介电常数仅由位移极化决定，εr 趋于最小值。由于ωτ >>1，此时tg δ随ω↑而↓。ω→∞时，tg δ→0。 tg δ的最大值主要由松弛过程决定。如果介质电导显著变大，则tg δ的最大值变得平坦，最后在很大的电导下，tg δ无最大值，主要表现为电导损耗特征：tg δ与ω成反。 （2）温度的影响： 当温度很低时,τ较大，由德拜关系式可知，εr 较小，tg δ也较小。此时，由于ω2τ2>>1,由德拜可得：tg δ∝1/ωε。随温度↑，τ↓，所以εr 、tg δ↑。 当温度较高时，τ较小，此时ω2τ2<<1 随温度↑，τ↓，所以 tg δ ↓。这时电导上升并不明显，主要决定于极化过程。 当温度继续升高，达到很大值时，离子热运动能量很大，离子在电场作用下的定向迁移受到热运动的阻碍，因而极化减弱，εr ↓。此时电导损耗剧烈↑，tg δ也随温度↑而急剧上升↑。 （3）湿度的影响： 介质吸潮后，介电常数会增加，但比电导的增加要慢，由于电导损耗增大以及松弛极化损耗增加，而使tg δ增大。 对于极性电介质或多孔材料来说，这种影响特别突出，如，纸内水分含量从4％增加到10％时，其tg δ可增加100倍。 4、降低材料的介质损耗的方法 （1）选择合适的主晶相：尽量选择结构紧密的晶体作为主晶相。 （2）改善主晶相性能时，尽量避免产生缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体。这样弱联系离子少，可避免损耗显著增大。 ()()()20]0[ωτεεωτεεδ∞∞+-=tg (3)尽量减少玻璃相。有较多玻璃相时，应采用“中和效应”和“压抑效应”，以降低玻璃相的损耗。 (4）防止产生多晶转变，多晶转变时晶格缺陷多，电性能下降，损耗增加。 (5）注意焙烧气氛。含钛陶瓷不宜在还原气氛中焙烧。烧成过程中升温速度要合适，防止产品急冷急热。 (6)控制好最终烧结温度，使产品“正烧”，防止“生烧”和“过烧”以减少气孔率。 此外，在工艺过程中应防止杂质的混入，坯体要致密。 5、介质的击穿、热击穿、电击穿概念 介质的击穿:当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态。这种现象称介电强度的破坏，或叫介质的击穿。 热击穿：电介质在电场作用下，由于漏导电流、损耗或气隙局部放电产生热量，逐渐升温，积热增多，达到一定温度，即行开裂、玻化或熔化，导致绝缘材料性能破坏的现象。 电击穿：在电场作用下，电介质内少量自由电子的动能加大，当电压足够大时，在电子冲击下激发出新的自由电子参加运动，并产生负离子，介电功能遭受破坏，而被击穿。 这种击穿发展速度很快，约在10-8-10-7秒内骤然击穿，似同雪崩。 6、铁电体、铁电畴、压电体、压电效应概念 铁电体：铁电体是在一定温度范围内含有能自发极化，并且发极化方向可随外电场作可逆转动的晶体。 铁电畴：一个自然形成铁电单晶或铁电陶瓷晶粒中出现的许多微小区域；每个区域中所有晶胞的电矩取向相同；而相邻区域的电矩取向不同。这样的区域称为电畴。 压电体：具有压电效应的物体。 压电效应： 1．压电效应与压电常数 （1）正压电效应：当对石英晶体在一定方向上施加机械应力时，在其两端表面上会出现数量相等、符号相反的束缚电荷；作用力反向时，表面荷电性质亦反号，而且在一定范围内电荷密度与作用力成正比。称为正压电效应。 （2）逆压电效应：石英晶体在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比。称为逆压电效应。 正压电效应与逆压电效应统称为压电效应。 7、电畴的形成及其运动的微观机理 电畴的形成：以BaTiO3为例。离子位移理论，认为自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置造成的。由于离子偏离了平衡位置，使得单位晶胞中出现了电矩。电矩之间的相互作用使偏离平衡位置的离子在新的位置上稳定下来，与此同时晶体结构发生了畸变。自发极化的产生由钛、氧离子间的强耦合作用引起。设中间部位的钛离子因热运动的涨落在某一瞬间向氧离子O1有微小位移，则又使氧离子向钛离子靠拢，接着由于比较大的内电场力的传递，使自发极化首先沿Ti- O1离子线展开。同时，由于电场力以及弹性力的传递，周围的O2离子也被向下挤。如此，自发极化向横向发展。横向发展是间接的，比较弱，因此以上形成的畴核及其发展如针状。最后的电畴图案总是电场力与弹性力平衡的结果，整个体系保持能量最低。 8、电滞回线 ①极化强度的取向只有两种可能(即沿某轴的正向或负向)。②在没有外电场时，晶体总电矩为0(能量最低)。 （1）极化强度的变化 当电场施加于晶体时，沿电场方向的电畴扩展，变大；而与电场反平行方向的电畴则变小。极化强度随外电场增加而增加，oA段曲线。电场强度继续增大，最后晶体电畴方向都趋于电场方向，类似于单畴，极化强度达到饱和，这相当于图中C附近的部分。 （2）自发极化强度Ps 极化强度达到饱和后，再增加电场，P与E成线性关系，将这线性部分外推至E=0时的情况，此时在纵轴P上的截距称为饱和极化强度或自发极化强度Ps。 （3）剩余极化强度 如果电场自图中C处开始降低，晶体的极化强度亦随之减小。在零电场处，仍存在剩余极化强度Pr。这是因为电场减低时，部分电畴由于晶体内应力的作用偏离了极化方向。但当E=0时，大部分电畴仍停留在极化方向，因而宏观上还有剩余极化强度。 （4）矫顽电场强度 当电场反向达到- Ec时，剩余极化全部消失。 反向电场继续增大，极化强度才开始反向。Ec常称为矫顽电场强度。 无机材料最新研究进展 摘要 无机材料指由无机物单独或混合其他物质制成的材料，一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。本文介绍了无机材料分类、方法及最新研究进展。 关键词：无机材料、分类、方法、展望 前言 无机材料一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。传统的无机材料是指以二氧化硅及其硅酸盐化合物为主要成分制备的材料，因此又称硅酸盐材料。新型无机材料是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。无机材料根据不同用途其特性也不同。总体来说无机材料有耐高温、耐腐蚀、耐磨性好、强度高。有些材料导电性能好，有些材料光导性好，有些材料有自洁功能。由于无机材料的多样性并有着各色各样的性质，其应用也相当广泛并得到了人们足够的重视，尤其是近些年新型的新材料，引起了我们广大的兴趣。 新材料是发展高新技术的物质基础, 新材料及与其直接相关的研究领域, 如信息存储材料、微电子材料、生物材料、纳米材料、超导材料及高温电子学等, 在当今高新技术领域及未来技术中均占有重要地位。因此世界各国都给予高度重视, 很多国家把新材料的研究与开发列为关键技术。而在新材料中, 新型无机非金属材料又是特别活跃的领域, 在整个新材料中占据主要地位[1]。 1.无机材料分类 无机材料分为新型无机材料和传统无机材料。传统无机材料分为玻璃、水泥、陶瓷；新型无机材料分为高性能结构陶瓷、电子功能陶瓷材料、敏感功能(陶瓷)材料、光功能陶瓷材料、人工晶体、功能玻璃、催化及环保用陶瓷等。 1.1水泥 水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥的历史最早可追溯到5000年前的中国秦安大地湾人，他们铺设了类似现代水泥的地面。后来古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，是建筑工业三大基本材料之一[2]。水泥行业中球磨工艺应用于两个生产环节，一个环节与火电行业相同，应用于磨制煤粉，为生产提供燃煤；另一个环节应用于将烧结成块的水泥熟料磨制成粉状，这一环节对于水泥企业的生产效率与产品品质起着至关重要的作用。近几年，由于固定资产投资增加，基础设施建设、房地产业的快速发展对水泥产量的拉动作用十分明显。在巨大的需求拉动下，水泥产量仍将保持较为稳定的增长。据相关数据统计，2012年水泥行业产量已达到21亿吨。 1.2陶瓷 陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。人们把一种陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品叫陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。陶瓷的主要产区为景德镇、高安、丰城、萍乡、佛山、潮州、德化、醴陵、淄博等地。新型功能陶瓷材料是以电、磁、光、声、热、力学、化学和生物等信息的检测、转换、耦合、传输、处理和存储等功能为其特征的新型材料，已成为微电子技术、激光技术、光纤技术、传感技术以及奎间技术等现代高级技术发展不可替代的重要支撑性材料，在通信电子、自动控制、集成毫路、计算槐、信息处理等方嚣的应用墨益及。功熊陶瓷材料是电予材料中最重要的一个分支，其产值约占整个新型陶瓷产业产饭的70％。随着现代新技术的发展，功能陶瓷及其应用正向着高可靠、微型化、薄膜化、精细化、多功能、智能化、集成化、高性能、高功能和复合结构方向发展[3]。 1.3 玻璃 玻璃是无机非金属材料的又一重要产品, 它和我们的生活密切相关, 几乎每一个人都要接触和使用玻璃产品. 玻璃具有良好的光学和电学性能, 有较好的化 第2课时硅酸盐与无机非金属材料[学习目标] 1.能从材料组成的角度对生活中常见的材料进行分类，能根据使用要求选择适当的材料，能解释使用注意事项，并能科学合理使用。2.了解硅酸盐的主要性质，知道传统硅酸盐制品和一些新型无机非金属材料的性能；体会材料性能与应用的关系。 1.硅酸盐及传统无机非金属材料 (1)硅酸盐 ①性质：硅酸盐性质□01稳定，熔点□02较高，多数□03难溶于水。 ②表示方法：硅酸盐的组成比较复杂，常用氧化物的形式表示。例如：硅酸钠(Na2SiO3)可表示为□04Na2O·SiO2，钠长石(NaAlSi3O8)可表示为□05 Na2O·Al2O3·6SiO2。 ③最简单的硅酸盐——Na2SiO3，其水溶液俗称□06水玻璃。 (2)传统的无机非金属材料——硅酸盐产品 2．新型无机非金属材料 硅酸盐与无机非金属材料 [交流研讨] 一位历史学家说过这样一句话“当中国人烧制出陶器时，西方人还在树上生活，而西方人学会了烧制陶器时，中国人已经烧制出瓷器享受生活”，这说明中国人很早就烧制出陶瓷做餐饮器皿，你认为烧制陶瓷的工艺流程是怎样的？ 提示：用黏土和泥―→成形―→凉干―→烧制。 [点拨提升] 1．水泥在烧制过程中发生了复杂的物理、化学变化，其性能是具有水硬性，广泛应用于建筑。 2．陶瓷：耐腐蚀、耐高温、硬而脆，经不起热冲击。 3．玻璃：硬而脆、耐腐蚀、透光性能好，不易加工，无固定的熔、沸点。 4．Na2SiO3的性质与用途 知识拓展 硅酸盐组成的表示方法 (1)化学式法：如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)等。 此法一般用于组成比较简单的硅酸盐。 (2)氧化物法：一般用于组成比较复杂的硅酸盐。 ①各氧化物的排列顺序：较活泼金属氧化物→较不活泼金属氧化物→SiO2→H2O。 ②氧化物化学式之间用“·”隔开。 ③氧化物前系数配置原则：除氧元素外，其他元素均表示成化合价相同的氧化物，并按前后原子个数守恒原则配置系数。 ④系数出现分数时化为整数 如石棉：KAlSi3O8→K2O·Al2O3·6SiO2。 特别提醒(1)由于硅酸盐的组成与结构很复杂，为了简化对硅酸盐组成的表示方法，采用了氧化物的组合形式表示法。实际上硅酸盐不是以简单氧化物的形式存在的，而是以各种结构复杂的盐的形式存在的。 名词解释 1.应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 2.弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。 3.剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。 4.滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移. 5.屈服应力：当外力超过物理弹性极限，达到某一点后，在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力叫屈服应力。 6.塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性。 7.塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下，产生变形，外力移去后不能恢复的形变。 8.粘弹性：一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,可以同时变现出弹性和粘性，称为粘弹性. 9.滞弹性：弹性行为与时间有关，表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。 10.弛豫:施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。 11.蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。 12.应力场强度因子：反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量称为应力强度因子。它和裂纹尺寸、构件几何特征以及载荷有关。 13.断裂韧性：反映材料抗断性能的参数。 14.冲击韧性：指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 15.亚临界裂纹扩展：在低于材料断裂韧性的外加应力场强度作用下所发生的裂纹缓慢扩展称为亚临界裂纹扩展。 16.裂纹偏转增韧：在扩展裂纹剪短应力场中的增强体会导致裂纹发生偏转，从而干扰应力场，导致机体的应力强度降低，起到阻碍裂纹扩展的作用。 17.弥散增韧：在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料达到增韧的效果，称为弥散增韧。 18.相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成份在不同温度的相变，从而达到增韧的效果，称为相变增韧。 19.热容：分子热运动的能量随着温度而变化的一个物理量，定义为物体温度升高1K所需要的能量。 20.比热容：将1g质量的物体温度升高1K所需要增加的热量，简称比热。 21.热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。 热传导：当固体材料一端的温度笔另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端。22.热导率：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率。 23.热稳定性:指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称为抗热震性。 24.抗热冲击断裂性：材料抵抗温度急剧变化时瞬时断裂的性能。 25.抗热冲击损伤性：材料抵抗热冲击循环作用下缓慢破坏的性能。 26.热应力：材料热膨胀或收缩引起的内应力。 27.声频支振动：振动的质点中包含频率甚低的格波时，质点彼此间的位相差不 高中化学--硅酸盐与无机非金属材料练习题 1．生产普通玻璃所用的原料不包括( ) A．石英B．黏土 C．纯碱D．石灰石 答案 B 解析生产普通玻璃所用的原料是石英、纯碱和石灰石，不包括黏土。 2．下列有关水泥的说法不正确的是( ) A．制造水泥的主要原料是石灰石、纯碱和黏土 B．普通水泥的主要成分是钙的硅酸盐和铝酸盐 C．水泥具有水硬性 D．混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物 答案 A 解析制造水泥的原料中没有纯碱，A错误。普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙等，B正确。混凝土的成分是水泥、沙子和碎石，D正确。 3．唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于( ) A．氧化铝B．二氧化硅 C．硅酸盐D．合金 答案 C 解析唐三彩、秦兵马俑制品属于硅酸盐产品。 4．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( ) A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大的强度 C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 答案 D 解析新型无机非金属材料的主要成分并不是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等，故D错误。 5．下列物质是纯净物的是( ) A．玻璃B．水泥 C．纯碱D．水玻璃 答案 C 解析玻璃、水泥均是多种硅酸盐的混合物；水玻璃是Na 2SiO 3 的水溶液，也是混合物； 纯碱是Na 2CO 3 ，为纯净物。 6．中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al 2Si 2 O 5 (OH) 4 ]等天然硅酸盐为 主要原料烧成的制品。下列有关说法不正确的是( ) A．黏土也是制备玻璃的原料之一 B．黏土的主要成分可以表示为Al 2O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O C．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料 D．传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同 答案 A 解析制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱，不包括黏土，A错误。 7．(1)三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久。 三硅酸镁晶体的化学式为Mg 2Si 3 O 8 ·n H2O。 用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式：________________________。 (2)无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类。下列属于传统无机非金属材料产品的是__________________。 ①玻璃②氮化硅陶瓷③砖瓦④硅芯片⑤光导纤维⑥水泥 答案(1)2MgO·3SiO 2 ·n H2O (2)①③⑥ 解析(1)用氧化物的形式表示硅酸盐时，应注意书写顺序：活泼金属的氧化物、较活泼金属的氧化物、二氧化硅、水。 (2)光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅芯片是高纯度的硅。②④⑤都是新型无机非金属材料。 8．下列溶液中①碳酸钠溶液，②氢氟酸，③氢氧化钠溶液，④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( ) A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 答案 A 解析①、③中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的SiO 2 反应，生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性，易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启。氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃试剂瓶中。 考点三 硅酸、硅酸盐、无机非金属材料 1 碳、硅元素的酸及其盐 H 2CO 3CO 2＋H 2O ，H 2SiO 3=====△ SiO 2＋H 2O CO 2＋H 22 CO 3，SiO 2－ 3＋2H ＋ ===H 2SiO 3↓(可溶性硅酸盐与其他酸反 (1)传统无机非金属材料 ①三种硅酸盐工业生产的比较 ②主要用途：陶瓷、玻璃、水泥是主要建材，也广泛应用于生活中。 (2)新型无机非金属材料的种类和用途 ①碳化硅具有金刚石结构，可用作磨料。 ②含硅元素4%的硅钢具有导磁性。 ③硅胶具有既耐高温又耐低温的性质。 学霸巧学卡 (1)无机酸一般易溶于水，而H 2SiO 3却难溶于水。 (2)因H 2CO 3的酸性强于H 2SiO 3，所以在Na 2SiO 3溶液中通入CO 2能发生下列反应：Na 2SiO 3 ＋CO 2＋H 2O===H 2SiO 3↓＋Na 2CO 3，但在高温下Na 2CO 3＋SiO 2=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑也能发生。 (3)Na 2SiO 3的水溶液俗称水玻璃，是一种黏合剂，是制备硅胶和木材防火剂的原料，与玻璃的成分不相同；水玻璃又称为泡花碱，但它却是盐溶液(存放的试剂瓶不能用玻璃塞)，而不是碱溶液。 (4)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。 1.思维辨析 (1)玻璃容器可长期盛放各种酸。( ) (2)合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料。( ) (3)水玻璃俗称泡花碱，是一种纯净物。( ) (4)玻璃是一种晶体，有较高的熔点。( ) (5)新型无机非金属材料具有光学特性、生物功能、电学特性、耐高温、强度高。( ) (6)玛瑙手镯、水晶镜片、玻璃所用材料均为硅酸盐。( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× 2．下列有关硅及其化合物的说法中正确的是( ) A ．硅酸钠属于盐，不属于碱，所以硅酸钠可以保存在磨口玻璃塞试剂瓶中 B ．反应①Na 2SiO 3＋H 2O ＋CO 2===Na 2CO 3＋H 2SiO 3↓，反应②Na 2CO 3＋SiO 2=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑，两反应是相互矛盾的，不可能都能发生 C ．普通玻璃、石英玻璃、水泥等均属于硅酸盐材料 D ．祖母绿的主要成分为Be 3Al 2Si 6O 18，用氧化物形式表示为3BeO·Al 2O 3·6SiO 2 答案 D 解析 硅酸钠有粘性，可以将磨口玻璃塞与试剂瓶粘在一起，导致试剂瓶打不开，故Na 2SiO 3不能保存在磨口玻璃塞试剂瓶中，A 错误；B 项中反应②是在高温下进行的反应，其原因是CO 2为气体，可使平衡正移，促使反应能够进行，B 错误；石英玻璃不属于硅酸盐材料，C 错误。 [考法综述] 随着新能源、新材料、新工艺的发展，高考对硅及其化合物的性质 及无机非金属材料的开发和制取的考查有逐渐增多的趋势。 命题法1 硅酸盐的结构和性质 典例1 胃舒平主要成分是氢氧化铝，同时含有三硅酸镁( Mg 2Si 3O 8·n H 2O)等化合物。 (1)三硅酸镁的氧化物形式为________。 (2)Al 2O 3、MgO 和SiO 2都可以制耐火材料，其原因是________。 a ．Al 2O 3、MgO 和SiO 2都是白色固体 b ．Al 2O 3、MgO 和SiO 2都是金属氧化物 c ．Al 2O 3、MgO 和SiO 2都有很高的熔点 [解析] (1)Mg 2Si 3O 8·n H 2O 改写成氧化物的形式为2MgO·3SiO 2·n H 2O 。 (2)Al 2O 3、MgO 和SiO 2均具有很高的熔点，故可作为耐火材料。 [答案] (1)2MgO·3SiO 2·n H 2O (2)c 【解题法】 硅酸盐改写成氧化物形式的方法 (1)氧化物的书写顺序：活泼金属氧化物―→较活泼金属氧化物―→二氧化硅―→水。 (2)氧化物前计量数的配置原则：除氧元素外，其他元素按配置前后原子个数守恒原则配置计量数，且不同氧化物间以“·”隔开。 第八章矿物质 一、填空 1、奶和奶制品含钙量丰富且吸收率高，是钙的良好来源。 2、缺铁性贫血主要表现为比例下降。 3、铁损耗的三个阶段包括铁减少、红细胞生成缺铁期和缺铁性贫血。 4、畜禽肉中的铁以血红素的形式存在，是膳食铁的良好来源。 5、对肿瘤有一定抑制作用的微量元素主要有：硒、碘和钼。 6、微量元素硒的主要生理功能是蛋白结合、抗氧化、调节代谢，缺硒是引起克山病的一个重要原因。 7、食物中的铁有血红素铁、非血红素铁两种形式，前者更容易吸收。 8、味觉减退或有异食癖可能是由于缺乏锌。 9、在放射性同位素示踪法中有内标法和外标法的不同。 10、大约85%的磷与钙一起成为骨骼和牙齿的重要组成成分，其中钙/磷比值约为2:1 。 二、选择 1、能促进钙吸收的措施是。 A.经常在户外晒太阳 B.经常做理疗 C.多吃谷类食物 D.多吃蔬菜、水果 2、影响蔬菜中钙吸收的主要因素是。 A.磷酸 B.草酸 C.琥珀酸 D.植酸 3、老年人易出现骨质疏松是由于体内含量减少引起的。 A.铁 B.硒 C.钙 D.锌 4、膳食中铁的良好来源是。 A.蔬菜 B.牛奶 C.动物肝脏 D.谷类 5、对钙需求量最高的人群是。 A.成人 B.孕妇 C.乳母 D.儿童 6、锌缺乏可出现的情况是。 A.贫血 B.牙龈出血 C.味觉下降 D.毛囊角化 7、对铁吸收起抑制作用的膳食因素是。 A.“肉因子” B.草酸 C.维生素C D.核黄素 8、人体发生厌食和异食癖时可能缺乏的无机盐是。 A. 钙 B. 碘 C. 硒 D. 锌 9、以鲜奶作为良好食物来源的营养素是。 A. 铁 B. 碘 C. 钙 D. 锌 10、以下蛋类加工品中可能含铅的是。 A. 皮蛋 B. 咸蛋 C. 糟蛋 D. 冰蛋 三、名词解释 1、矿物质/无机盐 2、食品的成酸与成碱作用 3、矿物质的生物有效性/利用率 四、简答 无机材料物理性能考试试题及答案 一、填空（18） 1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。 3. TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构，并且内部结构单位能发生较大的转动。 4. 钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成，它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子 5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。 6. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。 8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。 9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 10.裂纹有三种扩展方式：张开型、滑开型、撕开型 11. 格波：晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波，或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波 二、名词解释(12) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。 电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去，因而电子可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。 平衡载流子和非平衡载流子：在一定温度下，半导体中由于热激发产生的载流子成为平衡载流子。由于施加外界条件(外加电压、光照)，人为地增加载流子数目，比热平衡载流子数目多的载流子称为非平衡载流子。 三、简答题（13） 1. 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？ 答：正是因为非长程有序，许多原子并不在势能曲线低谷；在高温下，有一些原子键比较弱，只需较小的应力就能使这些原子间的键断裂；原子跃迁附近的空隙位置，引起原子位移和重排。不需初始的屈服应力就能变形-----粘性流动。因此玻璃在高温时能变形。 2. 有关介质损耗描述的方法有哪些？其本质是否一致？ 答：损耗角正切、损耗因子、损耗角正切倒数、损耗功率、等效电导率、复介电常数的复项。多种方法对材料来说都涉及同一现象。即实际电介质的电流位相滞后理想电介质的电流位相。因此它们的本质是一致的。 3. 简述提高陶瓷材料抗热冲击断裂性能的措施。 答：(1) 提高材料的强度 f，减小弹性模量E。(2) 提高材料的热导率c。(3) 减小材料的热膨胀系数a。(4) 减小表面热传递系数h。(5) 减小产品的有效厚度rm。 高中化学：硅酸盐与无机非金属材料练习 1．生产普通玻璃所用的原料不包括( ) A．石英B．黏土 C．纯碱D．石灰石 答案 B 解析生产普通玻璃所用的原料是石英、纯碱和石灰石，不包括黏土. 2．下列有关水泥的说法不正确的是( ) A．制造水泥的主要原料是石灰石、纯碱和黏土 B．普通水泥的主要成分是钙的硅酸盐和铝酸盐 C．水泥具有水硬性 D．混凝土是指水泥、沙子和碎石的混合物 答案 A 解析制造水泥的原料中没有纯碱，A错误.普通水泥的主要成分是硅酸二钙、硅酸三钙和铝酸三钙等，B正确.混凝土的成分是水泥、沙子和碎石，D正确. 3．唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于( ) A．氧化铝B．二氧化硅 C．硅酸盐D．合金 答案 C 解析唐三彩、秦兵马俑制品属于硅酸盐产品. 4．下列关于无机非金属材料的说法不正确的是( ) A．传统无机非金属材料是指玻璃、水泥、陶瓷等硅酸盐材料 B．新型无机非金属材料克服了传统无机非金属材料的缺点，具有极大的强度 C．高温结构材料具有耐高温、耐酸碱腐蚀、硬度大、耐磨损、密度小等优点 D．传统无机非金属材料和新型无机非金属材料的主要成分都是硅酸盐 答案 D 解析新型无机非金属材料的主要成分并不是硅酸盐，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等，故D错误. 5．下列物质是纯净物的是( ) A．玻璃B．水泥 C．纯碱D．水玻璃 答案 C 解析玻璃、水泥均是多种硅酸盐的混合物；水玻璃是Na 2SiO 3 的水溶液，也是混合物； 纯碱是Na 2CO 3 ，为纯净物. 6．中国的瓷器驰名世界，传统陶瓷是以黏土[主要成分为Al 2Si 2 O 5 (OH) 4 ]等天然硅酸盐为 主要原料烧成的制品.下列有关说法不正确的是( ) A．黏土也是制备玻璃的原料之一 B．黏土的主要成分可以表示为Al 2O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O C．陶瓷材料是人类应用最早的硅酸盐材料 D．传统陶瓷材料的成分与新型陶瓷材料的成分不同 答案 A 解析制备玻璃的主要原料是石英、石灰石与纯碱，不包括黏土，A错误. 7．(1)三硅酸镁晶体被用来治疗胃溃疡病患者的胃酸过多症，是因为该物质不溶于水，服用后能中和胃酸，作用持久. 三硅酸镁晶体的化学式为Mg 2Si 3 O 8 ·n H2O. 用氧化物的形式表示三硅酸镁的化学式：________________________. (2)无机非金属材料分为传统无机非金属材料和新型无机非金属材料两类.下列属于传统无机非金属材料产品的是__________________. ①玻璃②氮化硅陶瓷③砖瓦④硅芯片⑤光导纤维⑥水泥 答案(1)2MgO·3SiO 2 ·n H2O (2)①③⑥ 解析(1)用氧化物的形式表示硅酸盐时，应注意书写顺序：活泼金属的氧化物、较活泼金属的氧化物、二氧化硅、水. (2)光导纤维的主要成分是二氧化硅，硅芯片是高纯度的硅.②④⑤都是新型无机非金属材料. 8．下列溶液中①碳酸钠溶液，②氢氟酸，③氢氧化钠溶液，④氯化钠溶液，可以盛放在玻璃试剂瓶中，但不能用磨口玻璃塞的是( ) A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 答案 A 解析①、③中溶液呈碱性，不能与光滑的玻璃反应，但能与磨口玻璃裸露的SiO 2 反应，生成的硅酸钠溶液是一种矿物胶，具有良好的黏结性，易使瓶塞与瓶壁粘在一起而难以开启.氢氟酸能腐蚀玻璃，不能盛放在玻璃试剂瓶中. 材料科学与工程学院本科课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称（中、英文）：无机材料物理性能properties of Inorganic Materials 课程号（代码）：301127020-01 课程类别：（必修课） 学时：32 学分：2 本课程要求的先修课程：大学物理，大学化学，材料科学与工程基础二、教学目的及要求 无机材料物理性能是材料学科一门重要的基础课，它从材料的组成、结构的角度阐述无机材料的物理性能及本质，包括力学、热学、电学、光学、磁学、以及压电、电光、声光等性能。这些性能基本上都是各个领域在研制和应用无机非金属材料中对材料提出的基本技术要求，在实际工作中具有重要的意义。 无机材料物理性能的研究方法可以分为两种：一种是经验方法，在大量获取实验数据的基础上，经过对数据的分析处理，整理为经验方程，来表示它们的函数关系；另一种是从机理着手，即从反映本质的基本关系，如原子、电子间的相互作用出发，按照性能的有关规律，建立物理模型，用数学方法求解，得到有关理论方程式。 通过教学，让学生掌握无机材料的关键物理性能及本质，以及无机材料物理性能的研究方法。 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并以下划线或*等方式注明 重点、难点） 具体内容及时间安排（按次）如下： 1．绪论及第一章无机材料的受力形变复习、课堂讨论1.1，1.2无机材料的应力、应变及弹性形变/ 1.3材料中晶相的塑性形变 1.4 粘性流动1.5无机材料的高温蠕变1.6无机材料的超塑性 2．第二章2.1 脆性断裂的现象复习、课堂讨论 2.1 Griffith微裂纹理论 理论结合强度 2.2 裂纹的起源与快速扩展 一、裂纹的起源 二、裂纹的快速扩展 一·辨析 1. 铁电体与铁磁体的定义和异同 答：铁电体是指在一定温度范围内具有自发极化，并且自发极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体。铁磁体是指具有铁磁性的物质。 2. 本征（固有离子）电导与杂质离子电导 答：本征电导是源于晶体点阵的基本离子的运动。这种离子自身随着热振动离开晶体形成热缺陷。这种热缺陷无论是离子或者空位都是带电的，因而都可作为离子电导载流子。显然固有电导在高温下特别显著；第二类是由固定较弱的离子的运动造成的，主要是杂质离子。杂质离子是弱联系离子，所以在较低温度下杂质电导表现显著。 相同点：二者的离子迁移率 和电导率 表达形式相同 不同点：a.本征离子电导载流子浓度与温度有关，而杂质离子电导载流子浓度与温度无关，仅决定于杂质的含量 B.由于杂质载流子的生成不需要提供额外的活化能，即他的活化能比在正常晶格上的活化能要低得多，因此其系数B 比本征电导低一些 C.低温部分有杂质电导决定，高温部分由本征电导决定，杂质越多，转折点越高 3. 离子电导和电子电导 答：携带电荷进行定向输送形成电流的带点质点称为载流子。载流子为离子或离子空位的为离子电导；载流子是电子或空穴的为电子电导 不同点：a.离子电导是载流子接力式移动，电子电导是载流子直达式移动 B.离子电导是一个电解过程，符合法拉第电解定律，会发生氧化还原反应，时间长了会对介质内部造成大量缺陷及破坏；而电子电导不会对材料造成破坏 C.离子电导产生很困难，但若有热缺陷则会容易很多；一般材料不会产生电子电导，一般通过掺杂形式形成能量上的自由电子 D.电子电导的电导率远大于离子电导（原因：1.当温度升高时，晶体内的离子振动加剧，对电子产生散射，自由电子或电子空穴的数量大大增加，总的效应还是使电子电导非线性地大大增加；2.在弱电场作用下，电子电导和温度成指数式关系，因此电导率的对数也和温度的倒数成直线关系；3.在强电场作用下，晶体的电子电导率与电场强度之间不符合欧姆定律，而是随场强增大，电导率有指数式增加 4.铁电体与反铁电体 答：铁电体是指在一定温度范围内具有自发极化，并且自发极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体；反铁电体是指晶体中相邻的离子沿反平行方向发生自发极化，宏观上自发极化为零且无电滞回线的材料 不同点：1.在反铁电体的晶格中，离子有自发极化，以偶极子形式存在，偶极子成对的按反平行方向排列，这两部分偶极子的偶极矩大小相等，方向相反；而在铁电体的晶格中，偶极子的极性是相同的，为平行排列 2.反铁电体具有双电滞回线，铁电体具有电滞回线 3.当外电场降至零时，反铁电体无剩余极化，铁电体存在剩余计 铁电体 铁磁体 自发极化 自发磁化 不含铁 含铁 电畴 磁畴 电滞回线 磁滞回线 期末复习题参考答案 一、填空 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈低。 5．电介质材料中的压电性、铁电性与热释电性是由于相应压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。 6．复介电常数由实部和虚部这两部分组成，实部与通常应用的介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 7．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 8．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。9．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 10．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子Y= 。 11．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 12．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 13.Griffith微裂纹理论认为，断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结果。14．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 15．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 16．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 17．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 18．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 19. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 20.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 21.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 22.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 23.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。 滞弹性：当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 格波：处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果，这种波称为格波，格波的一个 组内交流 1．C 、Si 单质的存在形态、物理性质及用途 (1)碳在自然界既有 化合态 态又有 游离 态。碳的同素异形体有 金刚石 、 石墨 、无定形碳等。 (2)硅在地壳中的含量占第二位，仅次于 氧 ，全部以 化合 态存在，是一种亲 氧元素，单质硅有 晶体 和 非晶体 两种。晶体硅是良好的 半导体 材料，在计算机等电子工业，可用作 硅芯片 等。硅是人类将 太阳能 能转化为 化学能 能的常用材料，所以硅还用于制造 硅太阳能电池 。 2．C 、Si 的化学性质 (1)碳单质的化学性质 常温下 (填“不”或“很”)活泼，在高温条件下有强 。 ①可燃性：2C ＋O 2=====点燃2CO 、C ＋O 2=====点燃 CO 2。 ②还原性 a ．与Fe 2O 3反应的化学方程式：3C ＋2Fe 2O 3=====高温 4Fe ＋3CO 2↑； b ．与CO 2反应的化学方程式：C ＋CO 2=====高温 2CO ； c ．与水蒸气反应的化学方程式：C ＋H 2O(g)=====高温 CO ＋H 2； d ．与浓H 2SO 4反应的化学方程式：C ＋2H 2SO 4(浓)=====△ CO 2↑＋2SO 2↑＋2H 2O 。 (2)硅单质的化学性质 常温下化学性质不活泼，但能与 、 、 反应。 ①与氢氟酸反应的化学方程式：Si ＋4HF===SiF 4↑＋2H 2↑。 ②与烧碱反应的离子方程式：Si ＋2OH － ＋H 2O===SiO 2－ 3＋2H 2↑。 ③加热时与O 2、Cl 2等非金属单质反应，其化学方程式为： Si ＋O 2=====△ SiO 2；Si ＋2Cl 2=====△ SiCl 4。 1．碳的氧化物比较 分子式 CO CO 2 分子极性 极性分子 分子 氧化物 4.1类型 不成盐氧化物 氧化物 工业制法 (原理) 水煤气：C ＋H 2O(g)=====高温 CO ＋H 2 CaCO 3=====高温 CaO ＋CO 2↑ 化学 性质 ①可燃性：2CO ＋O2=====点燃 2CO2 ②还原性(如还原Fe2O3)： 3CO ＋Fe2O3=====△ 2Fe ＋3CO2 ①具备酸性氧化物的通性 ②与Na2O2反应： 2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3 ＋O2 ③与Mg 反应： 2Mg ＋CO2=====点燃 2MgO ＋C 毒性 剧毒，能与人体内血红蛋白结合，使人体因缺氧而中毒 无毒，是造成 效应的主要 气体 2.二氧化硅与二氧化碳的性质比较 二氧化碳和二氧化硅都是酸性氧化物，其结构和主要性质可比较如下： 化 学 性 质 ①与水反应 不反应 CO 2＋H 2O H 2CO 3 ②与氢氟酸反应 SiO 2＋4HF===SiF 4↑＋2H 2O 不反应 ③与碱反应 SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O ； 盛碱液的试剂瓶用 塞 CO 2＋2NaOH===Na 2CO 3＋H 2O 或CO 2＋NaOH===NaHCO 3 ④与盐反应 SiO 2＋Na 2CO 3=====高温 Na 2SiO 3＋CO 2↑； Ca(ClO)2＋CO 2＋ H 2O===CaCO 3↓＋2HClO ； 学科 化学 授课时间 课序 课时安排 课题 4.1无机硅酸盐材料的主角—硅 【学习目标】 1.了解C 、Si 元素单质及其重要化合物的主要性质及应用。 2．了解C 、Si 元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。 3．以新材料、新技术为背景考查C 、Si 元素及其重要化合物的性质及应用 【重点难点】 第四节硅酸盐工业无机材料 一、选择题 1．过量的泥沙、纯碱和生石灰熔化后生成（）。 ①水泥②玻璃③瓷器④混凝土⑤一种硅酸盐产品 A．①和④B．②和⑤C．③D．② 解析：本题考查硅酸盐产品的制备材料。水泥的主要原料是：石灰石、黏土、石膏。钢化玻璃：普通玻璃在电炉中加竞，软化，然后急速冷却而成，机械强度是普通玻璃的4～6倍，普 通玻璃的化学组成为。瓷器的主要原料是黏土。混泥土是水泥、沙子和碎石的混合物。可知②是正确的，玻璃在生产时，主要反应的化学方程式为 ；，所以⑤也是正确的。 本题答案为选项B。 2．工业上制造一般的光学玻璃需用的原料是（）。 A．石灰石、纯碱、黏土、硼砂B．氧化铅、纯碱、石灰石、石英 C．纯碱、黏土、石英、氧化铜D．硼砂、烧碱、氧化铜、石英砂 解析：光学玻璃是在普通硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质，如、等，再加入极少量的敏化剂，如等，使玻璃对光线变得更加敏感。 本题答案为选项D。 3．普通玻璃是电绝缘体，这种透明的固体物质是（）。 A．离子晶体B．分子晶体 C．原子晶体D．不属于晶体 解析：本题考查普通玻璃的成分，普通玻璃是混合物，没有固定的熔点，所以不属于晶体，而是在某个温度范围内逐渐软化，在软化状态时，可以被吹制成任何形状的制品，其主要成 分是硅酸盐，是、和）熔化在一起所得到的物质。 本题答案为选项D。 4．含杂质的硫铁矿样品，在充足的中燃烧后称得固体物质的质量为，则硫铁 矿中含硫元素的质量分数为（）。 A． B． C．D． 解析：固体减少的质量 ，则硫元素的质量分数。 本题答案为选项C。 5．主要成分含有硅酸盐的物质是（）。 A．钢化玻璃B．水玻璃C．玻璃钢D．玻璃纸 解析：本题考查几种物质的主要成分。普通玻璃主要是硅酸盐，只有纯净的石英玻璃（光导纤维）成分是二氧化硅；水玻璃的水溶液，因与普通玻璃中部分成分相同而得名； 一、名词解释 塑性形变：指一种在外力移去后不能恢复的形变 延展性：材料在经受塑性形变而不破坏的能力称为材料的延展性 黏弹性：一些非晶体和多晶体在受到比较小的应力作用时可以同时表现出弹性和粘性，这种现象称为黏弹性 滞弹性：对于实际固体，弹性应变的产生与消除都需要有限的时间，无机固体和金属表现出的这种与时间有关的弹性称为滞弹性 蠕变：当对黏弹性体施加恒定压力σ0时，其应变随时间增加而增加。这种现象叫蠕变，此时弹性模量Ec也将随时间而减小 Ec（t）=σ0/ε（t） 弛豫：如果施加恒定应变ε0，则应力将随时间而减小，这种现象叫弛豫。此时弹性模量Er也随时间降低Er=σ（t）/ε0 Grffith微裂纹理论：实际材料中总是存在许多细小的裂纹或缺陷；在外力作用下，这些裂纹和缺陷附近产生应力集中现象；当应力到达一定程度时，裂纹的扩展导致了材料断裂。（为什么某物质尖端易断？） 攀移运动：位错在垂直于滑移面方向的运动称为攀移运动。 热容：描述材料中分子热运动的能量随温度而变化的一个物理量，定义为使物体温度升高1K所需要外界提供的能量。 德拜热容理论（德拜三次方定律）：在高于德拜温度θD时，热容趋于常数25 J/(mol·K)，而在低于θD时热容则与T3成正比。 热稳定性：是指材料承受温度急剧变化而不破坏的能力，又称抗热震性。 抗热冲击断裂性能：材料发生瞬时断裂，抵抗这类破坏的性能为～ 抗热冲击损伤性能：在热冲击循环作用下，材料表面开裂、剥落，并不断发展， 最终破裂或变质，抵抗这类破坏的性能为～ 本征电导（固有电导）：晶体点阵中基本离子的运动，称为～ 电介质的极化：电介质在电场作用下产生束缚电荷，也是电容器贮存电荷能力增强的原因。 居里温度：是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁磁体从铁磁相转变成顺磁相的相变温度。也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时，该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。 二、填空 晶体中的塑性形变有两种方式：滑移和孪晶 滑移系统包括滑移方向和滑移面 影响粘度的因素：温度、时间、组成 影响热导率的因素：温度、显微结构、化学组成、 反射分为：全反射、漫反射、镜面反射 载流子:电子、空穴、正离子、负离子、空位 金属材料电导的载流子是自由电子 无机非金属材料电导的载流子可以是电子、电子空穴、或离子、离子空位、 非金属材料按其结构状态可以分为晶体材料与玻璃态材料 杂质半导体：n型半导体（五价元素原子取代四价原子），p型半导体（三价元素原子取代四价原子） 超导特性：完全抗磁性在超导体内永远保持磁感应强度为零迈斯纳效应与零电阻现象是超导体的两个基本特性 提高材料透明度：细：细化晶粒密：减小气孔纯：减少杂质 介电材料的类型、应用及发展 杨文博 （西安建筑科技大学材料与矿资学院，西安 710055） 摘要 介电材料（dielectric material），又称，是的。介电材料主要包括电容器介质材料和微波介质材料两大体系。 其中用作电容器介质的介电材料，要求的高，介电常量大，在整个介电材料中占有很大比重。它可分为有机和无机两大类，其种类繁多。近年来，新型陶瓷介电材料获得快速发展，其中独石电容器是典型的代表。随着微波器件的小型化、轻量化、高可靠性化，微波介质材料有了很大发展，并成为新兴的重要介电材料。介电材料分类应用及发展是本课题研究的主要内容。 关键词：介电材料，电容器，复合材料，陶瓷 Abstract Dielectric materials, also known as dielectric and Electric insulating materials. Dielectric material including dielectric materials for microwave dielectric materials and two systems. Used as a capacitor dielectric material, requiring the high resistivity of the material, the dielectric constant, dielectric material as a whole accounts for a large proportion. It can be divided into two big categories of organic and inorganic, its range. In recent years, the rapid development of new ceramic dielectric materials, multilayer ceramic capacitors is a typical representative. Microwave device miniaturization, light weight, high reliability of microwave dielectric materials have greatly developed, and become an important emerging dielectric materials. Classification, application and development of dielectric materials is the main content of this study. Key Words: Dielectric, capacitors, composite material, ceramic 0 引言 电介质材料可用于控制/存储电荷及电能，在现代电子及电力系统中具有重要的战略地位。人们对介电材料的研究最初是从无机压电陶瓷材料开始的，无机压电陶瓷材料具有高介电常数和高热电稳定性，但其脆性大、加工温度较高。随着信息和微电子工业的飞速发展对半导体器件微型化、集成化、智能化、高频化和平面化的应用需求增加，越来越多的电子元件，如介质基板、介质天线、无机材料研究进展综述
《硅酸盐与无机非金属材料》导学案+课时作业
无机材料物理性能题库(2)综述
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