近代信息功能陶瓷 复习题

1、离子本征缺陷、非化学计量(M/O<1 M/O>1)缺陷、杂质离子非本征缺陷的方程式。

解答：张老师的第—个PPT 里面前几页，照抄即可。

2、ZrO 2的导电机理。

说明其电导率与固溶量有一最正确值的原因。

解答：ZrO 2的导电机理张老师最后一个PPT 后面局部。

ZrO 2的导电机理为氧空位导电，前一局部，随着氧空位的浓度升高，载流子浓度升高，电导率升高。

当氧空位浓度增大到肯定值的时候，会发生空位〔Ca Zr "和V O ‥〕缔合和V O ‥的有序化〔具体见课件〕。

3、表达固体氧化物燃料电池的工作原理及产生极化的原因。

解答：就是氧化锆的应用。

不再赘述。

4、Y 2O 3搀杂到BaTiO 3施主搀杂的导电机理。

解答：见张老师第—个PPT 。

5、复合电流密度表达式里面的各个物理意义。

解答：见固体电解质一章。

2i i i i i i J Z Fj C B Z Fe x
φ∂==-∂，其中，J i 表示电流密度，Z i 表示载流子〔阳离子或阴离子〕的离子价数，F 为法拉第常数，Ci 为载流子浓度，Bi 为绝对迁移率，e 为电子带电量，表示施加的电场强度。

这是电流密度的表达式，复合电流密度表达式我认为加一个求和符号就可以了，载流子有几类〔阳离子、阴离子、电子、空穴〕。

李老师局部：
1、压电振子的导纳圆推导。

解答：见第二章最后。

2、2、
3、
4、6重对称晶体的变换矩阵。

解答：见课件。

3、铁电体有什么特性及应用，写出晶体结构和通式，并各举一例。

解答：铁电体都是压电体。

第4章为铁电起源。

第6章为铁电体的应用。

第5章为铁电体的特点、晶体结构和通式。

4、压电陶瓷的介电常数、压电常数，弹性常数张量各有几个独立重量？C 24、S 1
5、d 31、g 33物理意义和量纲。

解答：介电常数为二阶张量，共有9个独立重量。

压电常数为三阶张量，原本有
27个独立重量，但是由于压电常数的对称性，d ijk =d ikj ，27个独立重量退化成18个〔3X6〕。

弹性常数为四阶张量，原本有81个独立重量，但是由于S ijkl =S klij ，C ijkl =C klij ，81个重量退化成36个重量〔6X6〕，又由于矩阵的对称性，36个重量退化成21个重量，对角线及其以上加起来，共21个。

C 24为弹性刚度系数〔弹性模量〕，i 表示应力方向，j 表示应变方向，()i ij j
T C S ∂=∂，表示j 方向的单位应变，在i 方向所引起的应力〔N/M 2〕。

S 15为弹性柔顺系数，i 为应变方向，j 为应力方向，S (
)i ij j T S ∂=∂，表示j 方向的单位应力在i 方向所产生的应变〔M 2/N 〕。

d ij 为压电系数，d ij 中，i 表示电位移方向，j 表示应力方向。

对于正压电效应，()i ij j D d T ∂=∂，表示j 方向的单位应力在i 方向所产生的电位移〔C/N 〕。

对于逆压电效应，()i ij j
S d E ∂=∂，表示j 方向的单位场强在i 方向所产生的应变〔M/V 〕。

g ij 出现在第三类方程中，具体见课件。

5、第二类压电方程的边界条件为机械夹持、电学短路。

题目给出了第二类压电方程及其图示，要求解释压电应力常数e 31的物理意义。

解答：见课件。

6、画典型铁电体的电滞回线；说说介电非线性的起因；说说哪些因素会影响电滞回线〔如晶粒尺寸、测试温度、测试频率等〕。

解答：电滞回线见课件。

7、说说BaTiO 3的极化机制；如何获得高介电陶瓷材料，从成分和显微结构两个方面谈；如何获得温度稳定型陶瓷材料，也是从成分和显微结构两个方面谈。

解答：BaTiO 3的方案机制见课件。

高介电陶瓷材料一般都含有铅，铁电体的介电、弹性、光学和热学性质在居里点附近出现反常，显微结构，半导化晶粒，绝缘晶界。

8、结合PLZT 的相图，说说La 的参加量对PZT 相和性能的影响；说说PLZT 的电光效应方面的特性；说说其潜在应用领域。

解答：
9、结合PZT的相图，说说如何选择陶瓷成分以获得具有d33到达约500等的“软性〞压电体，并说明选择的依据；说说这种多层压电陶瓷的制备方法。

解答：
Rhombohedral：菱形的，斜方六面体的，三角晶系的。

Orthorhombic：正交晶的；斜方晶系的。

Morphotropic：morphotropy的变形，【晶体学】变(晶)形性；变(晶)形研究。

由相图可以看出，斜方相和四方相的相界为一条直线，PZT是PbTiO3〔铁电体〕和PbZrO3〔反铁电体〕的固溶体。

一般选择ABO3型的钙钛矿化合物掺杂，有三个目的：1、减少Pb的挥发，2、PZT由正方晶向斜方晶的相转变点扩展为三元系的一条相界线，简单获得性能较好的材料，3、掺入的材料自身为铁电体或者反铁电体，能够与基体物质很好的互溶。

para-electric：顺电。

Trigle：三角。

Square：直角的；正方形的；正直的；平方的。