《电性功能材料》PPT课件.ppt

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1、第二章电性功能材料新型功能材料NewFunctionalMaterials内容简介•导电与超导材料•半导体材料•电热与电光材料•离子导体和导电高分子材料•电阻材料•介电材料电性功能材料是指那些具有导电特性的物质欧姆定律i＝σE或E＝ρiσ＝1/ρ(ρ为电阻率)物质的导电性用电导率σ来表征电导率的大小决定了固态物质的导电性能i为金属中的电流密度，σ为金属的电导率，E为施加在金属上的电场强度。固体的导电性LRSσ=根据固体在室温下的电导率•导电功能材料的分类导体(σ＝106～108S/m)半导体(σ＝10-9～105S/m)绝缘体(σ＝10-20～10S/m)S?10-710-610-510-4

2、10-310-210-1100101102103104105106电导率σS/m绝缘体半导体导体超导体：σ→∞金属导电材料、高分子导电材料半导体材料电阻材料、介电与绝缘体材料非金属导电材料、超导材料………•导电功能材料的分类根据材料的综合性质、功能与作用第一节导电功能材料金属导电材料非金属导电材料超导材料第二节电阻材料第三节半导体材料本章内容第一节、导电功能材料按导电机理导电功能材料可分为：电子导电材料和离子导电材料两大类。电子导电材料包括导体、超导体和半导体。第一节、导电功能材料金属导电材料非金属导电材料超导材料金属材料的导电性能的解释分别采用以下三个理论：一.自由电子理论二.能带理论三.

3、近代电导理论固体的导电性质导电材料，是指用以传送电流而无或只有很小电能损失的材料。金属导电材料布线材料导电引线材料金属导电材料高的导电性足够的机械强度不易氧化可焊接易加工不易腐蚀要求电导率表征以铜、铝及其合金为主，重视材料的阻抗损失分类导电引线材料金属导电材料导电引线材料常用电解铜的纯度为(99.97~99.98)wt％，含少量金属杂质和氧。电导率为(98~99)％称为半硬铜，而电导率为(96~98)%称为硬铜。铜中的杂质将降低电导率，特别是氧，会使产品性能大大下降。（1）铜无氧铜(OFHCC)具有性能稳定、抗腐蚀、延展性好、抗疲劳、高导电率的特性。一般拉成细丝，用于海底同轴电缆的外部软线、

4、太阳能电池、高温抗氧化电极等。金属导电材料—导电引线材料（2）铝铝的纯度为(99.6~99.8)wt%，电导率为61％(仅次于Ag、Cu、Au)，相对密度只有铜的1/3。因此它可以代替铜导线制成高压配电线。如160KV以上用的钢丝增强铝电缆ACSR、合金增强导线ACAR、全铝合金导线AAAC等。国际上通用的硬铝线HAl则主要用于送、配电线，它只能在90℃以下连续使用。大容量高压输电导线要在150℃下连续工作，需用含Zr等耐热铝合金TAl；而变电所用的母线则要在200℃下连续工作，必须使用超耐热铝合金STAl。金属导电材料—导电引线材料问题：说明电导率单位％的意义？主要采用Au、Ag、Cu、A

5、l等电导率高的材料，有时也使用金属粉和石墨粉与非金属材料混合的复合导电材料，其电阻率通常比强电用材料的电阻率高的多，并有厚膜和薄膜之分。导体布线材料金属导电材料—导电布线材料电子工业用的导体布线材料应具有膜电阻小、附着力强、可焊性和抗焊熔性好等优点厚膜布线导体新型的Cu等贱金属厚膜导体材料价格低廉膜电阻小可焊性和抗焊熔性好无离子迁移优点缺点工艺要求较高老化性能尚不如贵金属厚膜导体好金属导电材料—导电布线材料贱金属系：Cu、Ni、Al、Cr等贵金属系：Au、Ag、Pt、Pd等特点贵金属厚膜导体制作方法导体浆料丝网印刷后烧结而成膜层致密附着力强可用非活性焊接剂焊接抗焊熔性均好丝网印刷性能好与多种

6、电阻及介质材料兼容金属导电材料—导电布线材料要求金属导电材料—导电布线材料薄膜布线导体分为单元膜和复合膜两大类具有导电性好、附着力强、化学稳定性高、可焊性和耐焊性均好、成本低等特点。单元膜指用单种金属形成的单层薄膜导体，如Al膜良好的导电性，易于成膜，良好的附着性、可焊性、成本低优点薄膜表面的氧化层给锡焊造成困难，与金属形成的脆性金属化合物造成焊点脱开，抗电迁移能力弱。缺点底层是使顶层导体膜牢固地附着在基片上顶层起导电和焊接作用①高温薄膜导体②贱金属薄膜导体金属导电材料—导电布线材料复合膜用不同金属膜所构成的多层薄膜导体，如CrAu膜、TiPdAu膜等复合薄膜导体的结构一般包括底层和顶层两部

7、分应用最广!薄膜导体材料的发展方向非金属导电材料非金属导电材料介电材料快离子导电陶瓷高分子导电材料非金属导电材料－快离子导体陶瓷材料快离子导体陶瓷材料电导率可以和液体电解质或熔盐相比拟的固态离子导体陶瓷，又称电解质陶瓷。快离子导体的离子电导率可达10-1～10-2S/cm，活化能低至0.1～0.2eV。在已发现的快离子导体中，绝大多数是快离子导体陶瓷。快离子导体(离子导电陶瓷)在一定的温度条件下具有和强电解质