玻璃工艺9玻璃的电磁学性质

《玻璃工艺9玻璃的电磁学性质》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第九章玻璃的电学、磁学性质electric&magneticproperty一、玻璃的导电性常温玻璃为绝缘体，T>Tg后导电性提高很快，熔融时为良导体。1.描述导电性的参数（1）电导K（通过电流的能力）K=X·S/LX为电导率体积电导表面电导（2）电阻率ρ（阻碍电流的能力）体积电阻ρ=1/X电阻R=1/K表面电阻ρ的单位：欧姆·米二、导电机理1.离子导电（大多数硅酸盐玻璃）*以离子为载电体。有移动性的载电离子在外加电场的作用下发生定向移动，贯穿整个玻璃体即表现为导电性。*载电离子以能动度最高的阳离子为主。（Na+K+）在能动度相差较大时，几乎完全由能动度最大的离子承担*外加电场只有它存

2、在时离子才会定向移动。离子从右向左迁移较易。+1/2bqE－1/2bqEbWE2.电子导电（1）表面电子导电*含Pb、Bi的玻璃在H2中还原成胶态导电膜。*镀膜金属、氧化物膜（AuPtSnO2）（2）体积电子导电在硅、硼酸盐中加入FeMn等变价物质,或磷酸盐加入V。变价离子部分电子未被束缚，易激发成自由电子而导电。三、影响电导率的因素1.组成（1）R2Oa.迁移性好，对电导率影响最大。Na+>Li+>K+如：石英玻璃中加入0.04ppm的Na+时电阻由1017降为1013欧姆/厘米b.混合碱效应K2O:Na2O=4:1电阻最大①T升高效应减弱②加入第三种碱，效应更明显。③Fe2O3的影

3、响2%~6%影响小6%~12%使效应减弱（wt%）12%~16%效应消失（2）ROa.无碱玻璃中参与导电b.普通玻璃中因压制效应使电阻增大，随半径增大而明显。Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Zn2+>Mg2+>Be2+（3）R2O3a.B2O3使电阻增大b.Al2O3反常R2O-SiO2中以Al2O3代SiO2量少时为[AlO4]，体积大，扩散迁移易，电阻减小。量大时为[AlO6]，在网络空隙中，电阻增大。2.温度的影响（1）低温lg=A+B/TA=log3kT/n0q22B=/klogen0--单位体积离子数q--离子电荷--能量势垒--活化能--离子振动频率一

4、般A=1.5~(-4.5)B=3000~6000（2）高温log=a+bT+cT2b常为负值且绝对值远大于cT升高，参与导电的离子数目、种类增多且振动频率加快，迁移速度加快。（3）Tk-100指标定义：电阻率达到100兆欧厘米时的温度。Tk-100越高绝缘性越好。·K2O比Na2O更可提高Tk-100·PbO>BaO>CaO>MgO>ZnO·Al2O3使Tk-100减小，B2O3可使Tk-100增大。3.热处理的影响（1）离子导电玻璃快冷<慢冷结构松，离子迁移易电子导电玻璃快冷>慢冷可能与自由程有关。（2）分相连通相组成有关。（3）玻璃应力应力存在使减小。四、玻璃的表面电

5、导1.意义：表面电导是将一边长为1cm的正方形面积，在其边测得的值。单位：欧姆-12.影响因素（1）温度<100C时表面导电性比体积电导大得多>100C后两种导电基本一致。（2）湿度水气侵蚀玻璃后为一层碱溶液膜，导电性较强。∴大气对玻璃侵蚀越强，表面电阻率越小。（3）组成a.R2O含量增多s减小。K2O作用明显b.CaO、MgO、BaO、PbO、Al2O3等取代Na2O-SiO2中的SiO2，使s增大。c.B2O3Fe2O3代Na2O-SiO2中的SiO2（<20%）使s增大。3.s的计算s=s100ek(1－h)s100——相对湿度为100%时表面电阻率h——相对湿

6、度4.改变s的方法表面涂层（1）憎水层使s增大（2）金属、半导体膜使s减小五、玻璃的介电损耗dielectricloss1.介电损耗Q定义：玻璃在电场作用下，由于极化或吸收而使一部分电能转变为热能而损失的现象。Q=UIcos为UI间相位角理想状态=90，Q=0实际<90,Q>0令δ=90－则Q=UIsin·常用δ或tg表示介电损耗。·tg为绝缘体无效消耗与有效输入能量比。电导率越大介电损耗越大。2.损失种类（1）电导损失由网络外体离子沿电场方向移动而产生（2）松弛损失由M离子在一定势垒间移动产生（3）结构损失由玻璃网络松弛变形产生，属松弛损失（4）共振损失由

7、M离子或网络骨架本征振动吸收能量而产生3.影响因素·温度升高Q增大·R2O使Q增大RO使Q减小六、玻璃的介电常数dielectricconstant1.电介质主要以电磁感应形式而不是以电子的传输来反映电的作用和影响的媒质。2.介电常数ε（1）ε=C/C0在电容器的两极板间加入电介质后的电容与在真空下的电容之比。表征了物质在电场作用下极化程度的大小。ε与极化度a的关系ε=1+4πa真空a=0（2）玻璃的极化a.电子位移极化离子或电子云在外电场作用