电磁功能玻璃课件

电磁功能玻璃1导电玻璃2电磁屏蔽用玻璃3基板玻璃4磁性玻璃1电磁功能玻璃在高技术领域中占有重要的地位，是通讯、能源以及生命科学领域中不可缺少的电子材料和光电子材料（下表）。2导电玻璃导电玻璃发展简史1884年瓦布尔格（Warburg）用实验证明了玻璃的离子导电性，于是人们认为一切玻璃都是离子导电的。1950年Kolomiets发现硫属化物玻璃具有半导电性质，人们认识到有些玻璃是电子导电的。1966年Namikawa和Assara提出无碱BaO•P2O5玻璃是质子导电的导电玻璃分类

根据导电的机理不同，导电玻璃可分为：离子导电玻璃、质子导电玻璃和电子导电玻璃。3电导率与温度的关系电导率：电导率是表示固体材料通过电流的能力，电导率与材料的截面积成正比，与其长度成反比。

K为电导率；χ为比电导率（Ω-1•m-1），L为材料长度；S为材料截面积。电导率K为电阻率R的倒数，比电导率χ是比电阻率ρ的倒数。5电导率与温度的关系在玻璃转变温度以下，体积电阻率的对数与绝对温度的倒数成正比。σ为电导率，为每种玻璃的固有常数，σ0

约为10～100Ω-1•m-1；为电导激活能，玻璃类型不同，值不同，对于离子电导而言，大致为62.76～125.52KJ/mol；R为气体常数。6影响离子电导的因素组成的影响碱离子含量对电导率影响显著随碱含量的增加，△Hdc

一直下降，原因是随着碱离子的引入，引起非桥氧增加，玻璃结构松弛，碱离子移动所需克服障碍减小；随碱离子半径增大，△Hdc增大，因为随着Li到Cs，半径增大，移动所需克服的障碍增大，激活能增加。7混合碱效应2.质子导电玻璃80年代Y.Abe开始研究MO•P2O5质子电荷载体质子易于移动OH基团氢键键强质子浓度为硅酸盐玻璃10813导电机理网络形成体相连OH基团＋角氧氢键（X-O-H•••O-X）是桥氧，则氢键弱X-O-X是非桥氧，则氢键强X-O-

质子移动、O-H键的状态和导电激活能的关系14快质子导电玻璃的制备制备应满足的条件a. 质子的移动速度尽可能提高。b. 质子的浓度尽可能高。c. 玻璃的化学稳定性尽可能高。提高玻璃中质子导电的方法a.溶胶－凝胶技术是制备材料的低温化学合成法。b.复合法强化质子导电采用在基体中加入分散剂的方法来强化固体的质子电导率。c.H+注入技术强化质子导电采用在玻璃中注入H+，通过改变基体中质子的浓度或相关的结构从而实现快质子导电。具有制品纯度高、均匀度高、烧成温度低、反应易于控制、材料成分可任意调整、成型性好等优点。在硅磷酸盐玻璃的质子传导体中添加PWA（钨磷酸）或PMA（钼磷酸）来提高质子导电率，目前的研究还较少。15硫属化物玻璃的导电机理硫属化物玻璃实质上为能带型电子电导，这种玻璃半导体结构上长程无序，在导带和价带的能带边缘产生能带间隙。从EA到EB出现裙摆，这里形成了局部能级；载流子的迁移率在EC以上及EV以下能级中具有最大值，在EC及EV之间却很小能级之差EC-EV（△E）称为迁移率隙。17硫属化物玻璃电导率电导率与杂质关系硫属化物玻璃半导体大部分为P型，由于其自由度较高，容易满足原子价的配置，形成活性中心较难，因此，即使添加不纯原子，玻璃的电导性质几乎不会受到大的影响。电导率与温度关系在玻璃转变温度以下时，lgσ～1/T基本上呈现直线关系，即：（σ－电导率；C，R－常数；△E－激活能；T－温度）18过渡元素氧化物玻璃的导电性过渡金属元素：V2O5、MOO3、WO3

等。氧化物玻璃具有半导体性，其导电性与晶体过渡元素氧化物相同，具有跳跃性结构。两种价态，高价态离子对电子起收集器的作用，俘获电子（离子变为低原子价态）与周围晶格相互作用产生扭曲。一个概念小极化子：伴随晶格变形的电子状态可看成是一种粒子，在氧化物玻璃中晶格变形所涉及范围比原子间距离小，因此，称为小极化子。19过渡元素氧化物玻璃热历史过渡元素玻璃半导体与一般玻璃相同，也因退火而稳定，当退火使密度改变1％时，玻璃的体积电阻率却无任何变化。而对于离子导电玻璃，密度仅改变0.1％时就可使体积电阻率增加50％。电子导电玻璃应用可形成电子导电半导体玻璃的有如下类型：含多价过渡元素的玻璃硫属化物玻璃各种薄膜玻璃。玻璃半导体除了应用于开关和记忆效应外，还用于光导、光敏、热敏、二次电子发射及透红外等性能。224.磁性玻璃1).玻璃的磁性

物质磁化率物质置于磁场中被磁化，表现出一定的磁性。有些物质使原磁场增加，有些使磁场减弱。抗磁性物质，使磁场减弱；顺磁性物质，使磁性略有增加；铁磁性及亚铁磁性物质，使磁场强烈增加。按照物质对磁场的影响几个概念磁畴：就是物质中所包含的许多自发磁化的小区域。磁化强度：将无磁力线泄漏的线圈放入真空中测出磁场强度H0，另在此线圈中插入磁介质测出其磁场H，可求出完全由磁介质产生的磁场强度为Hm=H-H0，Hm也成为磁化强度。磁化率：Xm＝Hm/H0；磁导率：μm＝1＋Xm磁通量密度：设真空中的磁导率为μ0，则磁通量密度B＝μ0（H0＋Hm）2).磁性玻璃的分类抗磁性及完全抗磁性玻璃

不含过渡元素和稀土离子的普通氧化物玻璃。因玻璃中未引入含不成对电子的离子，磁性为抗磁性，且负的磁化率值非常小。

金属玻璃中有许多表现为完全抗磁性，而氧化物玻