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鲍林规则判断离子化合物结构稳定性的规则鲍林第一规则配位多面体规则,其内容是:“在离子晶体中,在正离子周围形成一个负离子多面体,正负离子之间的距离取决于离子半径之和,正离子的配位数取决于离子半径比”。第一规则实际上是对晶体结构的直观描述,如NaCl晶体是由NaCl6八面体以共棱方式连接而成。 (在电子陶瓷最常见的氧化物中途, 各种正离子的氧离子配位数, 对电子陶瓷掺杂改性和结构分心很有参考价值)鲍林第二规则电价规则指出:“在一个稳定的离子晶体结构中,每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离子分配给这个负离子的静电键强度的总和,其偏差1/4价”。静电键强度S=正离子数/正离子配位数n ,则负离子电荷数 Si=(Zi+/ni)。 电价规则有两个用途:其一,判断晶体是否稳定;其二,判断共用一个顶点的多面体的数目。例如,在CaTiO3结构中,Ca2+、Ti4+、O2-离子的配位数分别为12、6、6。O2-离子的配位多面体是OCa4Ti2,则O2-离子的电荷数,与O2-离子的电价相等,故晶体结构是稳定的。又如,一个SiO4四面体顶点的O2-离子还可以和另一个SiO4四面体相连接(2个配位多面体共用一个顶点),或者和另外3个MgO6八面体相连接(4个配位多面体共用一个顶点),这样可使O2-离子电价饱和。 鲍林第三规则多面体共顶、共棱、共面规则,其内容是:“在一个配位结构中,共用棱,特别是共用面的存在会降低这个结构的稳定性。其中高电价,低配位的正离子的这种效应更为明显”。 假设两个四面体共顶连接时中心距离为1,则共棱、共面时各为0.58和0.33。若是八面体,则各为1,0.71和0.58。两个配位多面体连接时,随着共用顶点数目的增加,中心阳离子之间距离缩短,库仑斥力增大,结构稳定性降低。因此,结构中SiO4只能共顶连接,而AlO6却可以共棱连接,在有些结构,如刚玉中,AlO6还可以共面连接。 鲍林第四规则不同配位多面体连接规则,其内容是:“若晶体结构中含有一种以上的正离子,则高电价、低配位的多面体之间有尽可能彼此互不连接的趋势”。例如,在镁橄榄石结构中,有SiO4四面体和MgO6八面体两种配位多面体,但Si4+电价高、配位数低,所以SiO4四面体之间彼此无连接,它们之间由MgO6八面体所隔开。鲍林第五规则节约规则,其内容是:“在同一晶体中,组成不同的结构基元的数目趋向于最少”。例如,在硅酸盐晶体中,不会同时出现SiO4四面体和Si2O7双四面体结构基元,尽管它们之间符合鲍林其它规则。这个规则的结晶学基础是晶体结构的周期性和对称性,如果组成不同的结构基元较多,每一种基元要形成各自的周期性、规则性,则它们之间会相互干扰,不利于形成晶体结构。电子陶瓷的固溶、多晶与多相结构形成固溶体的热力学分析 和 形成固溶体之实验归纳电子陶瓷中晶粒间界与相界(1) 晶粒间界 :在电子陶瓷的形成(一般是烧成)过程中,晶粒是各自为核心生长的。到了后期晶粒长大相互接壤,共同构成了晶粒间界,简称粒界。由于晶界结构不如粒内紧凑、规律,故往往收容各类杂志,这样也可使总缺陷下降。随着杂志的种类和多寡,这种粒界要复杂些、厚些。如果由于工艺上和性能上的需要而引进一些改性剂、促烧剂、晶长阻滞剂或其他包裹、润湿晶粒的玻璃相物质,则晶界要厚得多,甚至可达数百纳米,形成所谓“晶界相”,通常为玻璃相。随着晶粒尺寸的下降,晶界所占的体积浓度迅速增加,当晶粒直径为微米量级、而粒界度为0.1微米量级时,可以想象粒界体浓度可达百分之几十。这将对电子陶瓷性能起着举足轻重的作用,特别是在半导体陶瓷和铁电陶瓷中。(2) 相界:晶界是指同类物质的晶粒间界,而相界则指不同类(异相)物质的晶粒间界。异相物质之间,因成分、结构、键特性不同,晶格场都有很多的区别,因而相界结构一般都较同类粒界复杂些、厚些。(不相容性角度)在电子陶瓷中绝大多数情况下,各相物质均是氧化物,它们往往通过氧离子相互键合。再加上在烧结过程中的高温条件,可能出现两相物质之间的互扩散与超限固溶。所以往往采用一种过渡层的形式相缓冲衔接。(异类物质的相容性角度)异相共格模型:晶格构型相同或相似、晶格常数不同 、晶轴取向一致两相互扩散:晶胞参数相近、晶格构型相同或相似过渡层模型:适合各类异相物质 绝大多数相界都属于过渡层模型,不过随着成分、结构、晶粒取向、烧结条件的差异,将有各种不同的厚度和过渡结构在陶瓷的显微结构中通常都含有晶相(单相或复相)、玻璃相及气相。在致密陶瓷中相对密度可达99%以上,气相含量极少。在电子陶瓷中,玻璃相的含量通常也有愈来愈少的趋势。强介铁电陶瓷铁电陶瓷是指具有自发极化,且晶粒都具有压电特性,为外电场所转向的一类陶瓷。铁电陶瓷的介电系数,与外施电场的强度具有非线性关系。随着电场增加 出现一峰值。为使这类陶瓷电容器之容量不至于随电厂做过大的变化,故一般电容用铁电陶瓷都力求降低这种非线性;另外用一种非线性特别强的铁电陶瓷制作所谓压敏电容器,使其电容量能随外施电压作及其敏感的变化。铁电陶瓷都具有一定的压电特性。这种晶格结构随外施电场的几何变形,不仅在交变电场下带来极大的功率损耗,而且使陶瓷的极化方向受到妨碍。故在一般的铁电电容瓷中,希望压电效应调整到尽可能小,以便能使介电常数更大些,介电损耗更小;另外,需要制造多种具有明显压电性能的陶瓷,用以制造压电滤波器、变压器、延时线、音叉、超声换能器,以及其他电声元件等。在BaTiO3晶体中存在120,0,-80附近 三次位移型结构转变,其中120前后是顺电相与铁电相之间的转变,此转变点称为居里点。其余两次转变前后均具铁电性,故不是居里点而是转变点。电畴是指自发极化方向一致的区域。也就是指顶角相联的三维八面体族,由于八面体内离子位移形成的电偶极子,彼此传递、耦合相互制约而形成的自发极化方向统一的空间区域。居里-外斯定律(Curies-Weis law)是关于物质的顺磁性与温度的一种关系。 有些气体、液体和固体的顺磁性磁化率与温度T的关系,不符合居里定律(=c/T)的情况,而往往符合所谓居里-外斯定律:=c/(T+),式中是常数。强介铁电瓷的改性机理工作于低频电路的电容器,通常都要求具有比较大的电容量,以满足阻抗配合。同时,为了满足电子设备微小型化的要求,在电容器结构一定的情况下,唯有大幅度的提高材料的介电系数,才能使低频电容器的体积显著减小。由于其工作频率较低,故对介电损耗方面的要求不那么高,恰好铁电陶瓷的介电损耗虽然比较大,但其介电系数却比一般顺电介质要高出好几个数量级。故将

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