材料物理性能要点

1、材料物理性能要点电学1.电介质：外电场作用极化产生内电场 的物质。2.电介质极化形式：电子极化、离子极化、空间电荷极化、偶极化。3.介电常数=C/C0 =（Q0 +Q）/V/Q/V=1+Q/Q0 1，本质：储存能量的大小，宏观上反映电介质的极化程度。4.介电材料应用性能：热电、压电、铁电性能。热电材料。热（释）电性：晶体受热两端产生等量异号电荷而极化。如，电气石，硫酸三甘肽。压电材料。（钛酸钡、钛酸铅、锆酸铅、锆钛酸铅）钙钛矿型 （Ti-O八面体，正负电荷中心不重合，天然偶极子）正压电效应：在极性晶体上施力，发生与应力成比例的介质极化，同时在晶体两端出现正负电荷。逆压电效应：在极性晶体上施加电

2、场引起极化，产生与电场强度成比例的变形或机械应力。铁电材料。BaTiO3，居里点120。罗息盐铁电体：具有铁电性（非线性极化，撤去外场后有剩余极化）的电介质, 弛豫铁电体。特征：非线性介质，无对称中心，存在天然偶极子一定温度范围内自发极化，极化方向随外电场可逆转动。弛豫电滞回线。（以BaTiO3举例）BaTiO3居里温度120，低于TN是标准电滞回线（晶体结构不对称），超过就马上消失/变为线性（晶体结构中心对称发生相变）。Ps 饱和极化强度Pr 剩余极化强度Ec 矫顽场强Ps描述电滞回线电滞回线产生原因：电畴。铁电体中自发极化方向一致的微小区域。磁学1.分类。铁磁体。Fe、Co、Ni。很大TT

3、N变为顺 磁体。亚铁磁体。Fe3O4。类似铁磁体，小。顺磁体。正常顺磁体铂、钯、奥氏体不锈钢、稀土金属，1/T。锂、钠、钾、铷、铯，与T无关。反铁磁体。TT？，类顺磁体，-Mn、Cr、NiO、MnO。TT？，与H取向有关。抗磁体。为负数2.铁氧体。由三氧化二铁和其他二价金属氧化物的粉末混合烧结而成。有较高的磁导率、很高的电阻率。可用以制作：软磁材料 矫顽力Hc小，在交变磁场中剩磁易于被清除，磁滞回线瘦，磁滞损耗小；有的Br小，通电后立即磁化获得强磁场，断电立即退磁，适合用于强电，有的起始磁导率大，适合用于弱电。 软磁材料硬磁材料 Br大，Hc大，Hc：104106A/m；磁滞回线胖，磁滞损耗大

4、；撤外场后，保持强磁性。 硬磁材料 钜磁材料矩磁材料 磁滞回线接近矩形，BrBs ，撤去外磁场，两个方向的剩磁分别接近+Bs和-Bs。3.磁滞回线、磁畴。1磁场强度（）增加，磁化强度（）逐渐增加，达到a饱和。oa. Bm2磁场强度（）减少，曲线由，不沿原路返回。-滞后 Bs 3要消除剩磁，需加反向磁场，反向磁场强度称为矫顽力。Hc-C4继续增加反向磁场，cd 再度饱和 - Bm5反转磁场（），使之回到零，则会减少至，-Bs6继续加大磁场强度（）至，才会减到，持续加大磁场强度（），曲线又达到饱和点。 铁磁质的磁性来源于电子自旋磁矩。在没有外磁场的条件下铁磁质中电子自旋磁矩可在小范围内自发排列，形

5、成一个个小的“自发磁化区”磁畴。 n a：未磁化时状态n b：畴壁的可逆位移阶段OA段n c：不可逆的磁化AB段n d：磁畴磁矩的转动BC段n e：趋于饱和的阶段CS段光学1.发光的基本过程光的吸收和发射是电子在不同能量状态间跃迁的结果。当电子受到能量为h的光子照射时，处于低能态E1的电子会吸收这部分能量而跃迁到能态E2，这个过程称为吸收。处于激发态E2的电子，跃迁到低能态E1，放出相应的能量，这个过程称为发射。辐射期间就是电子激发态的平均寿命。 跃迁不一定发光电子的跃迁来自物质之中的能级跃迁，能级要实现跃迁，有直接激发，就是一个电子从基态打到高能级的一个状态（叫做激发态），这个电子很快（停留

6、时间取决于这个能态的受命，就是这个发光的寿命，或者叫做衰减时间），回到基态，放出光子，就是发光。2.发光表征固定激发（入射）波长，测定发光强度与发射波长（频率、波数）变化的关系，叫做发射光谱。利用不同波长来激发介质，探测固定某一发射波长，该波长强度随激发（入射）波长的变化叫做激发光谱。激发光谱表示对发光起作用的激发光的的波长范围，而吸收光谱只说明材料的吸收，至于吸收以后是否发光就不一定了。把吸收光谱和激发光谱比较后就可以判断哪些吸收对发光是有用的。发光光谱形状，稀土离子中，铈（Ce3+）、二价铀离子（Eu2+）是宽带光谱（f层半满，f-d跃迁），其他都是线状谱。Eu3+（典型红光）、铽Tb3+

7、（典型绿光）离子发光是典型线状谱（f层内部跃迁，f-f跃迁）。线状谱特点：色度纯。自发辐射：已经出于高能级的原子自发、独立的向低能级E1跃迁并辐射一个光子。h=E2-E1受激辐射：原子吸收一个光子h，跃迁到高能级E2，被诱导发射出一个完全相同的光子。如，红宝石激光。3.散射、折射、反射入射光投射到物质上与物质分子发生相互作用发生散射。光子与样品分子之间的弹性碰撞,产生瑞利散射，与入射光频率相同； 波长 发生瑞利散射 介电常数=n2，此式联系了电学性能和光学性能光子和样品分子间的非弹性碰撞，产生拉曼散射和布里渊散射，与入射光频率不同。高T，光学声子对光的散射 低T，声学声子对光的散射散射过程称为光和物质的非共振相互作用过程 共振吸收 折射率n=sin1/sin2 ，影响因素：离子半径（n=）；材料结构、晶型和非晶态（非晶态和立方晶体均质介质1个n，其他非均质介质2个n）；内应力（与主应力方向垂直，n大，平行n小）；同质异构体（高温低，低温高）双折射。方解石（碳酸钙），各向异性，单轴晶体，六角晶