资源描述：
《功能陶瓷-1电介质陶瓷‘.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。
1、特种陶瓷工艺学第三篇功能陶瓷材料科学与工程学院1功能陶瓷，是指在应用时主要利用其非力学性能，即利用其电、磁、光、热、化学、生物等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的材料。如：压电、压磁、热电、电光、声光、磁光等功能。功能陶瓷己在能源开发、空间技术、电子技术、传感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技术、环境科学等领域得到广泛的应用。本课程重点介绍典型的功能陶瓷材料的结构、性能、应用、生产工艺和最新发展，着重于工艺特点与性能的关系。2功能陶瓷的工艺研究现状通过对复杂多元化合物系统的化学、物理及
2、组成、结构、性能和使用效能间相互关系的研究，已陆续发现了一大批具有优异性能或特殊功能的功能陶瓷。借助于离子置换、掺杂等方法调节、优化其性能，功能陶瓷的研究已开始从经验式的探索逐步走向按所需性能来进行材料设计。3功能陶瓷的应用和展望目前，功能陶瓷主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检测、转换、传输、处理和存储等，并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能、人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。4根据功能陶瓷组成结构的易调性和可控性，可以制备超高绝缘性、绝缘性、半导性、导电性和超导电性陶瓷；（
3、电介质陶瓷、导电陶瓷、超导陶瓷）根据功能陶瓷能量转换和耦合特性，可以制备压电、光电、热电、磁电和铁电等陶瓷；（铁电陶瓷）根据功能陶瓷对外场条件的敏感效应，则可制备热敏、气敏、湿敏、压敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷。（敏感陶瓷、磁性陶瓷）5导电陶瓷铁电陶瓷压电陶瓷磁性陶瓷热释电陶瓷电介质陶瓷敏感陶瓷超导陶瓷功能陶瓷6无论从应用的广度，还是市场占有率来看，在当前及以后相当长的一段时间内，功能陶瓷在现代陶瓷中仍将占据主导地位。因此，功能陶瓷今后在性能方面应向着高效能、高可靠性、低损耗、多功能、超高功能以及智能化方向发展。7第一章电介质
4、陶瓷电介质陶瓷材料是指电阻率大于108Ω·m的陶瓷材料，能承受较强的电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性,可分为电绝缘陶瓷(insulationceramics)和电容器陶瓷(capacitorceramics；condenserceramics)。其中电容器陶瓷具有较高的介电常数、较低的介质损耗和适当的介电常数温度系数。随着材料科学的发展,在这类材料中又相继发现了压电、热释电和铁电等性能,因此电介质陶瓷作为功能陶瓷又在传感、电声和电光技术等领域获得广泛应用。8§1.1电介质陶瓷的一般特性电介质是指能在电场中极化的材料。
5、电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用,它们的一般特性是电绝缘性、极化(polarization)和介电损耗(dielectricloss)。第一章电介质陶瓷9§1.1.1电绝缘与极化电介质在电场作用下产生感应电荷的现象叫极化。电介质陶瓷因其中分子不能挣脱束缚具有绝缘性，但可在陶瓷内部形成偶极距，产生极化，并在电介质表面出现感应电荷，称之束缚电荷。束缚电荷的面密度即为极化强度P(intensityofpolarization)。极化强度不仅与外电场强度有关,更与电介质陶瓷本身的特性有关。第一章电介质陶瓷10第一章电介质陶瓷§1
6、.1.2介电损耗任何电介质在电场作用下,总会或多或少地把部分电能转变成热能，使介质发热，在单位时间内因发热而消耗的能量称为损耗功率或简称为介电损耗。常用tanδ表示，其值越大，损耗越大。δ称为介质损耗角，物理含义是在交变电场下电介质的电位移D与电场强度E的相位差。在交变电场下，静态介电常数(εr=D0/E0，E0为静电场强度；D0为静电场中的电位移)变为复介电常数ε，它是交变电场频率ω的函数。当电介质无损耗时,复介电常数ε为实数，当存在损耗时，复介电常数变为复数。ε=ε＇-jε"tanδ是所有应用于交变电场中电介质的重要的
7、品质指标之一。介质损耗越小越好。11第一章电介质陶瓷在复介电常数中,实部反映电介质储存电荷的能力,虚部表示电介质电导引起的电场能量的损耗,其物理意义是单位体积介质中,当单位场强变化一周期时所消耗的能量,常以热的形式耗散掉。实际中所使用的电绝缘材料都不是完全理想的电介质,其电阻不是无穷大的,在外电场的作用下,总有一些带电质点会发生移动而引起漏导电流,漏导电流流经介质时使介质发热而损耗了电能。这种因电导而引起的介质损耗称为“漏导损耗”。12第一章电介质陶瓷一切介质在电场中均会呈现出极化现象,除电子、离子弹性位移极化基本上不消耗
8、能量外,其他缓慢极化(如松弛极化、空间电荷极化等)在极化缓慢建立的过程中都会因克服阻力而引起能量的损耗,这种损耗一般称为极化损耗(polarizationloss)。极化损耗与外电场频率和工作温度密切相关,在高温、高频时常有较大的损耗。13第一章电介质陶瓷§1.2电介质陶瓷的性能及分类电介质陶瓷在静电场
