无机材料性能学

无机材料光学性能、折射率定义，影响因素“”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。折射率的影响因素构成材料元素的离子半径材料的结构、晶型材料的内应力同质异构体、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、反射、全反射定义光的反射：光在两种物质分界面上物质中的现，叫做光的反射。大于入射角为90°，这时光平行于表面。继续增大时，光就会全部内反射光介质内，这种称为全反射。、双折射定义光通过时，一般都要分为振动相互垂直、速度不等的两个波，构成两条折射，这种称为双折射。、解释材料吸光的物理本质。1、价电子激—— 取决于能带结构。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，反射率高半导体、绝缘体对光的吸收见光。的材料，吸收见光。很多半导体材料的禁带2、晶格振动—— 取决于材料的振动特光子的能量转化为晶格振动能、减小陶瓷、等材料的反射损失，经常采取的措施。由多块组成的透镜系统，常常用折射率和相近的胶粘起，这样除了最外和最内的两个表面是和空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。、物体产生颜色的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:反射损失与相对折射率有关，也与表面粗糙度有关散射系: 影响透光性的主要因素。影响材料散射的原因：晶粒之间的结晶取向不同,晶粒之间会产生折射率的差，引起晶的反射与散射损失。:由于双折射相邻晶粒之间的折射率也不同。晶粒光的相对折射率相同，n/n=1；粒的n0与晶粒的ne不同，相对折n0/ne1，反射系数和散射系数，引起大的散射损失。n0ne相差，反射和散射损失。n0ne相差大，反射和散射损失大。？有材料的吸收系数α=0.32cm-1，透明光强分及80%时，材料的厚度各为多少？取决于材料的性质和光的波长。1．入射光以i通过透明玻璃板若玻璃对光的衰减可忽略不试证明：透过后的光强为(1-m)2E = g

c= h×

= E

h= 6.63

10_34Jg10。————霍尔效应应离本征固体解压敏效正温系数效应本征中和价中同时存在。离离体主要为离以间歇离正常格点离离动伴随着明显迁移有能发生体主要固体解有离固其体中点其为离迁移在温下有1～6西门／厘米,故又称为离体。压敏效临界VC以下阻；当压大于VC时阻迅PTC突变增大了3控型钛酸钡突变四方与立方转变居里3、电解效应、霍尔效应定义及应用x轴方向通入电流电Jx，ZyE，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。4np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。（）空带；+空带；+禁带+空带。、钛酸钡价控半导体及反应方程式和缺陷方程式书写，解释？、离子电导、电子电导的影响因素1、电子电导的影响因素温度的影响：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、离子电导影响因素温度：根据离子电导率的公式=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。晶体结构根据离子电导率的公式=Aexp[-B/T]=aexp[-U/kT]，U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。,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。晶格缺陷据离子电导率的公式=nq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：温度：热激活生成晶格缺陷；掺杂：不等价固溶掺杂形成晶格缺陷；AgBrCdBrAg空位[3]离化：生空位（缺陷，2、离子电导要的电子载流子的浓度大小（2）离子晶体缺陷浓度大，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。、离子电导、电子电导的迁移率和载流子浓度=v/E=(a2oq/6kT)exp(-U0/kT)a——晶格离，o——间隙离子的动率，q——间隙离子的电荷数，k——0.86×10-4ev/kU0——无外电场时间隙离子的势垒。a=5×10-80.5eV300K载流子沿电场力的方向的迁移率为：=v/E=(a2oq/6kT)exp(-U0/kT)=6.19×10-11cm2/sV离子载流子的总浓度可表达为：nn

n

Nexp(UF

)Nexp(US

)Nexp(UZ)F S Z

2kT

2kT

2kTnZ为能够生理解的杂质离子浓度，UZ为形成一个杂质离子缺陷所的能，k为玻耳兹曼常数，T为热力温度。本征离子电导率的一般表达式为：无机材料磁性能、铁氧体（ferri10～106m，属于半导体范畴。铁氧体是含有铁酸盐的陶瓷磁性材料。、材料磁性的来源磁性的本源：电子的循轨运动和自旋运动。、磁性的分类：抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性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。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。铁磁性（强磁性）“”“”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。度会随之增加到某一极限值的现象。反铁磁性（弱磁性）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。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。、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。、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、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)Hc小；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。c大，不容易退磁。矩磁材料：具有矩形磁滞回线、剩余磁感强度B和工作时最大磁感应强Bm的比值B/Bm1和矫顽力较小的铁氧体材料。1）磁滞回线近似矩形；2）/；3c小；4）开关系数小；5）低损耗；6）稳定性好、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有序排而的磁化，称为自发磁化。无材料性能容的质是容是质的能度化的一物，是物体度高1K所加的。度不，物体的容不一定相。的关系。1、和能、的关系由于质的的能性质由质间的力特性定。以能相关。质间力强，高相的度时，质的加的较的加相应较系数也较质的期存在一定的以系数期也相应的关系。2、度、容的关系度低，系数小，度高，系数大。由于是体材料以后加的容的化是能的容是高度时能的以系数容相关而相似。在低下系数也度的³下趋于一极限值。3、的关系组成紧疏松③ 光/声频支的质中率高的间的相大，近质的相，率在外“”。的质中率低的间的相不波类“声频支”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：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有“”。3、化的影响：构晶体的质点的大小、性质不同，晶格振动4、复的热导率：材料微结构是散均散在连中。5⑥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，曲线的斜率不对称大很快。引随位移的大较慢⑦影响材料散热的因素有哪些？（1）（3）的单晶、多晶、非晶物质的热导率。体材料声子热导机理及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来源声子间碰撞率均自由程越小，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，生龟裂的一次加热温度表其热定性。高温陶瓷材料：加热到一定温度后，在水中急冷，然后测定其抗度的损率定其热定性。RT

f影响因素：一热axR越大，材料的温度越大，热定性越引起的材料与材料散热有关，散热使热到。⑪杂体瓷与陶瓷的热导率体的规有何？⑫体热容的，以在高温和低温的。因的晶体振动热容加以和。提由最低的频率0至最高的频率。⑬晶的λ-T。l，l多大。热Cr在低温与温度的次，因λ与T³λlCvTT³例，并在温度以后，趋于一。l因温度升高减小，主要影响因素。因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。在达到的高温后，λ值又有少许回升。无机材料介电性能 、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，偶极等于。极性分子到外电场作用时，极化现称为偶极子转向极化。极化称为空间电荷极化。点成的，中个在有电偶极称为极性。、介质的定义电介质在位时间内的能称为电介质率，。、介质的因素（1）率的：0时，此时在极化,由电。δδ/，0时，δ∞。随着升高，δ↓。随↑，松弛极化在某率开始跟上外电场的变化，松弛极化对介电常数的贡献逐渐减小，因而r随↑而↓。在这率范围内，由于τ1，δ随↑而↑。很高时，εrε∞，介电数仅由位移极化决定，εr趋于最小值。由于τ1，此时δ随↑而↓。∞时，δ0。最松弛过程决如果显著最平坦最很最表征δ与成反。（2）温度的：很,τ大，由εr小，小。此时，由于2τ,由德拜可得：δ∝1/。随温度，，所以ε、δ↑。温度较高时，τ较小，此时2τtg

0 2当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。此时电导损耗剧烈也而急剧上升。（3）湿的影响：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％10％时100倍。、降低材料的介质损耗的方法选择合适的主晶相：尽量选择结构紧密的晶体作为主晶相。)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”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。烧成过程中升速度要合适防止产品急冷急热。(6控制好最终烧结使产品防止和过烧减少气孔率。此外在工艺过程中应防止