資源描述：
《功能陶瓷-1電介質陶瓷‘.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在PPT專區(qū)-天天文庫。
1、特種陶瓷工藝學第三篇功能陶瓷材料科學與工程學院1功能陶瓷，是指在應用時主要利用其非力學性能，即利用其電、磁、光、熱、化學、生物等直接效應及其耦合效應所提供的一種或多種性質來實現某種使用功能的材料。如：壓電、壓磁、熱電、電光、聲光、磁光等功能。功能陶瓷己在能源開發(fā)、空間技術、電子技術、傳感技術、激光技術、光電子技術、紅外技術、生物技術、環(huán)境科學等領域得到廣泛的應用。本課程重點介紹典型的功能陶瓷材料的結構、性能、應用、生產工藝和最新發(fā)展，著重于工藝特點與性能的關系。2功能陶瓷的工藝研究現狀通過對復雜多元化合物系統(tǒng)的化學、物理及
2、組成、結構、性能和使用效能間相互關系的研究，已陸續(xù)發(fā)現了一大批具有優(yōu)異性能或特殊功能的功能陶瓷。借助于離子置換、摻雜等方法調節(jié)、優(yōu)化其性能，功能陶瓷的研究已開始從經驗式的探索逐步走向按所需性能來進行材料設計。3功能陶瓷的應用和展望目前，功能陶瓷主要用于電、磁、光、聲、熱和化學等信息的檢測、轉換、傳輸、處理和存儲等，并已在電子信息、集成電路、計算機、能源工程、超聲換能、人工智能、生物工程等眾多近代科技領域顯示出廣闊的應用前景。4根據功能陶瓷組成結構的易調性和可控性，可以制備超高絕緣性、絕緣性、半導性、導電性和超導電性陶瓷；（
3、電介質陶瓷、導電陶瓷、超導陶瓷）根據功能陶瓷能量轉換和耦合特性，可以制備壓電、光電、熱電、磁電和鐵電等陶瓷；（鐵電陶瓷）根據功能陶瓷對外場條件的敏感效應，則可制備熱敏、氣敏、濕敏、壓敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷。（敏感陶瓷、磁性陶瓷）5導電陶瓷鐵電陶瓷壓電陶瓷磁性陶瓷熱釋電陶瓷電介質陶瓷敏感陶瓷超導陶瓷功能陶瓷6無論從應用的廣度，還是市場占有率來看，在當前及以后相當長的一段時間內，功能陶瓷在現代陶瓷中仍將占據主導地位。因此，功能陶瓷今后在性能方面應向著高效能、高可靠性、低損耗、多功能、超高功能以及智能化方向發(fā)展。7第一章電介質
4、陶瓷電介質陶瓷材料是指電阻率大于108?·m的陶瓷材料，能承受較強的電場而不被擊穿。按其在電場中的極化特性,可分為電絕緣陶瓷(insulationceramics)和電容器陶瓷(capacitorceramics；condenserceramics)。其中電容器陶瓷具有較高的介電常數、較低的介質損耗和適當的介電常數溫度系數。隨著材料科學的發(fā)展,在這類材料中又相繼發(fā)現了壓電、熱釋電和鐵電等性能,因此電介質陶瓷作為功能陶瓷又在傳感、電聲和電光技術等領域獲得廣泛應用。8§1.1電介質陶瓷的一般特性電介質是指能在電場中極化的材料。
5、電介質陶瓷在靜電場或交變電場中使用,它們的一般特性是電絕緣性、極化(polarization)和介電損耗(dielectricloss)。第一章電介質陶瓷9§1.1.1電絕緣與極化電介質在電場作用下產生感應電荷的現象叫極化。電介質陶瓷因其中分子不能掙脫束縛具有絕緣性，但可在陶瓷內部形成偶極距，產生極化，并在電介質表面出現感應電荷，稱之束縛電荷。束縛電荷的面密度即為極化強度P(intensityofpolarization)。極化強度不僅與外電場強度有關,更與電介質陶瓷本身的特性有關。第一章電介質陶瓷10第一章電介質陶瓷§1
6、.1.2介電損耗任何電介質在電場作用下,總會或多或少地把部分電能轉變成熱能，使介質發(fā)熱，在單位時間內因發(fā)熱而消耗的能量稱為損耗功率或簡稱為介電損耗。常用tanδ表示，其值越大，損耗越大。δ稱為介質損耗角，物理含義是在交變電場下電介質的電位移D與電場強度E的相位差。在交變電場下，靜態(tài)介電常數(εr=D0/E0，E0為靜電場強度；D0為靜電場中的電位移)變?yōu)閺徒殡姵郸?，它是交變電場頻率ω的函數。當電介質無損耗時,復介電常數ε為實數，當存在損耗時，復介電常數變?yōu)閺蛿怠＆?ε＇-jε"tanδ是所有應用于交變電場中電介質的重要的
7、品質指標之一。介質損耗越小越好。11第一章電介質陶瓷在復介電常數中,實部反映電介質儲存電荷的能力,虛部表示電介質電導引起的電場能量的損耗,其物理意義是單位體積介質中,當單位場強變化一周期時所消耗的能量,常以熱的形式耗散掉。實際中所使用的電絕緣材料都不是完全理想的電介質,其電阻不是無窮大的,在外電場的作用下,總有一些帶電質點會發(fā)生移動而引起漏導電流,漏導電流流經介質時使介質發(fā)熱而損耗了電能。這種因電導而引起的介質損耗稱為“漏導損耗”。12第一章電介質陶瓷一切介質在電場中均會呈現出極化現象,除電子、離子彈性位移極化基本上不消耗
8、能量外,其他緩慢極化(如松弛極化、空間電荷極化等)在極化緩慢建立的過程中都會因克服阻力而引起能量的損耗,這種損耗一般稱為極化損耗(polarizationloss)。極化損耗與外電場頻率和工作溫度密切相關,在高溫、高頻時常有較大的損耗。13第一章電介質陶瓷§1.2電介質陶瓷的性能及分類電介質陶瓷在靜電場
