第六章功能陶瓷VIP免费

第六章功能陶瓷材料6-1概述功能陶瓷分类：大致四类具有电、磁及能量转换功能的陶瓷1、电功能陶瓷电介质或绝缘体绝缘陶瓷：用于高频绝缘体、集成电路基片Al2O3，BeO，MgO，AlN，SiC介电陶瓷：用于陶瓷电容器，TiO2，La2TiO7铁电陶瓷：用于陶瓷电容器BaTiO3，BaTiO3压电陶瓷：超声换能器、压电电机器，BaTiO3，PbTiO3，PZT（锆钛酸铅）半导体陶瓷：如BaTiO3中引入稀土元素半导体化741010导电陶瓷：电子陶瓷，快离子导体2、磁功能陶瓷：铁氧体等3、光功能陶瓷透明陶瓷，用于红外输出窗口，激光元件，光开关等。4、生物及化学功能陶瓷湿敏、气敏、催化陶瓷，生物陶瓷等6-2导电陶瓷一、电子导电陶瓷氧化物陶瓷通常是绝缘体。但某些氧化物加热或用其他方法激发，可以产生自由电子变成电子导体或半导体。如氧化锆、氧化钍、碳化硅、二硅化钼等是新型电子导电材料，可以作为高温设备电热材料。优点：与金属电热体比，更耐高温，良好的抗氧化能力。二、离子导电陶瓷电解液中，电导来自离子运动固态电解质（快离子导体）：电场作用下，离子通过间隙或空位发生迁移。迁移离子：阳离子、阴离子或离子团。快离子导体中，实用的是多晶陶瓷材料离子传导过程由晶粒或晶界控制：低温区，电导率主要取决于晶界导电（晶界电阻大）高温区，电导率主要取决于晶粒导电（晶界电阻小）电子有能量越过晶界势垒。影响陶瓷导电性质的因素：化学组成，晶体结构，相组成，显微结构离子传导性的敏感性：对周围物质浓度、分压、温度、湿度、压力敏感，可以制作各种敏感传感器。材料种类：1、H离子导体：H+，H3O，NH4+杂多酸2323423[],,mxyzHXYOnHOHOAlONHAlO23AlO质子2、Li离子导体：Li+4LiAlSiO23LiAlO4,LiMOM—金属3、Na离子导体：Na+5412NaMSiO22311NaOAlO4、Cu离子导体432RbCuClI5、Ag离子导体45RbAgI6、O离子导体:O2-ZrO2,ThO2,Bi2O3基固溶体，掺杂MgO或Y2O3的CaZrO37、F离子导体:F-CaF2、PbF2基固溶体，如Ca1-xYxF2-x6-3介电、铁电陶瓷材料带电粒子被束缚，仅发生微小位移形成电极化而不产生电流的物质称为绝缘体。带电粒子在电场下发生微小位移的性质称为介电性。绝缘体以介电性为主，也称介电体。电介质特点：以感应而不是以传导方式传递电的作用和影响。不能简单认为电介质就一定是绝缘体。实际上许多半导体也有介电性，如高纯硅、锗是良好的电介质。一、陶瓷介电和铁电性及极化机制什么是电极化？电介质在电场作用下，表面（或体内不均匀处）出现净余束缚电荷并产生附加电场的现象，叫电极化。0EEE极化状态用极化强度描述：ipPV极化机制：1、电子位移极化电场下，原子（离子）电子云畸变产生感应电矩的过程。E0E2、离子位移极化（离子晶体），电场下分子中正负离子发生相对位移产生感应电矩3、固有电矩转向极化分子固有电矩（偶极子）转向与外电场方向一致的极化。0EE位移极化惯性小，介电常数与交变电磁场频率基本上无关，能量损失小。转向极化惯性大，明显依赖于频率。4、空间电荷极化对多晶固体如陶瓷电介质，空间电荷在电场作用下移动并聚集于晶粒或电畴界面引起极化。5、铁电晶体在介电晶体中，有一类重要晶体，如BaTiO3，叫铁电晶体，具有铁电性。铁电性——在某温度范围，有自发极化且自发极化方向可随电场变化（类似铁磁性）铁电体有电滞回线PESPrPCECESP—饱和极化强度rP—剩余极化强度CE—矫顽场强内部存在电畴即自发极化区域。电畴间界面称为畴壁CTT—居里温度，高于该温度，铁电性消失铁电体变为顺电体的相变温度软铁电体：磷酸二氢钾KH2PO4硬铁电体：BaTiO3，PbTiO3二、介电、铁电陶瓷材料的应用主要用于陶瓷电容器和微波电路元件1、用于温度补偿电容器高频振荡电路中做温度补偿电容介质，CaTiO3、SrTiO3，抵消由于温度变化引起的电容变化。要求高电容温度系数，低介电损耗。2、微波介质陶瓷用于微波电路器件如谐振器、耦合器、滤波器及介质天...