最新材料物理性能(20200807171704)
材料的光学性能
散射系数与散射质点的大小、数量以及散射质点与基体的相对 折射率有关。
5.6.1 散射与其他光学现象的关系
根据散射前后光子能量（或光波波长）变化与否，分为弹性 散射与非弹性散射。非弹性散射要比弹性散射低几个数量级
• 弹性散射：散射前后光的波长（或光子能量）不发生变化， 只改变方向的散射。
• 非弹性散射：当光通过介质时，从侧向接受到的散射光主 要是波长（或频率）不发生变化的瑞利散射光，属于弹性散 射。当使用高灵敏度和高分辨率的光谱仪，可以发现散射光 中还有其它光谱成分，它们在频率坐标上对称地分布在弹性 散射光的低频和高频侧，强度一般比弹性散射微弱地多。这 些频率发生改变的光散射是入射光子与介质发生非弹性碰撞 的结果，称为非弹性散射。
5.5.3 折射率椭球
5.5.4 偏振元件 偏振片，四分之一波片，二分之一波片等实现
光束偏振状态的改变。
5.5.5 二向色性偏振片 晶体结构的各向异性不仅能产生折射率的各向
异性（双折射），而且能产生吸收率的各向异性， 这一性质被称为二向色性。
• 1、光吸收的物理机制？ • 2、光色散的物理机制？ • 3、双折射的物理机制？
sin
v1 v2
n2 n1
n21
v c n
• 材料的折射率反映了光在该材料中传播速度的快慢。
光密介质：在折射率大的介质中，光的传播速度慢；
光疏介质：在折射率小的介质中，光的传播速度快。
• 材料的折射率从本质上讲，反映了材料的电磁结构 （对非铁磁介质主要是电结构）在光波作用下的极 化性质或介电特性。
惠更斯原理： 光波波前（最前沿的
波面）上的每一点都可以 看做球面次波源。 Δt时 间后，无数个次波的包络 就是新的波前。
导出反射定律和折 射定律。
材料物理性能
材料物理性能
测试弹性模数的必要性
材料物理性能
几种材料在常温下的弹性模数
材料物理性能
比弹性模数
定义：指材料的弹性模数与其单位体积质 量的比值。
陶瓷的比弹性模数一般都比金属材料的大。 在金属材料中，大多数金属的比弹性模数 相差不大。
材料物理性能
材料物理性能
2.3 影响弹性模数的因素
材料的弹性模数是构成材料的离子或分子 之间键合强度的主要标志。
材料物理性能
④ 微观结构
金属材料，在合金成分不变的情况下，显 微组织对弹性模数的影响较小，晶粒大小 对弹性模数无影响。
冷加工可以降低金属及合金的弹性模数 （5%以下），只有形成强的织构才有明显 的影响，并出现弹性各项异性。 作为金属材料刚度代表的弹性模数，是一 个组织不敏感的力学性能指标。
材料物理性能
材料物理性能
真应力—真应变曲线
工程设计和材料选用中一般以工程应力、工程应变为依据. 在材料科学研究中，真应力与真应变将具有重要意义.
材料物理性能
第二节 弹性变形及其性能指标
2.1 弹性变形的本质
材料产生弹性变形的本质，概括来说，都是构成 材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆 位置的反映。
材料物理性能
第一节 力-伸长曲线和应力-应变曲线
1.1 力—伸长曲线
材料物理性能
应力： P
FN
FN A
----胡克定律
Fl FN l l EA EA
其中：E----弹性模量，单位为Pa;
EA----杆的抗拉（压）刚度。 可得胡克定律 的另一种形式
l 规定线应变 l
材料物理性能讲义
Ω Ω* = (2π)3
Rl • Kn = 2π(n1l1 + n2l2 + n3l3) = 2πm, m 为整数。
(2.5)
图 2.3 二维六角点阵的魏格纳-赛茨元胞(Wigner-Seitz 原胞)。
4
由于元胞是组成点阵的最小重复单元，根据点阵中每个格点附近环境的自相 似性即平移对称性我们可以推断， 只要在一个元胞内研究材料的物理特性就代表 研究了整个点阵结构的物理特性，为此我们定义一特殊的高对称元胞，它包含了 晶 格 点阵 点群 的 全部对 称 性。 这一 特 殊的高 对 称性 元胞 称 为魏格 纳 - 赛 茨
2π ( a 2 × a3 ) Ω 2π b2 = (a3 × a1 ) Ω 2π b3 = (a1 × a2 ) Ω b1 =
(2.3)
其中Ω = a1 • (a2 × a3)是正点阵元胞的体积。 在倒点阵中任一格点的位置矢可表示 为： Kn = n1b1 + n2b2 + n3b3
(2.4)
其中 n1, n2, n3 是整数，倒点阵元胞的体积为Ω* = b1 • (b2 × b3)，且存在以下关系
图 2.4 从分立的原子轨道到固体能带结构的转变。
要理解固体的能带结构首先要从原子的电子轨道讲起，因为固体的能带归根 结底起源于原子的轨道能级。 根据量子力学，原子中带负电的电子绕带正电的原 子核运动，其轨道能量是不连续、分立的，如图 2.4 所示。在一定条件下如原子 间存在相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类型的电子轨道(即波函数)， 可以进行线性组合， 重新分配能量和确定空间方向， 组成数目相等的新电子轨道，
《材料物理化学性能》 物理性能部分
邓振炎 上海大学物理系 (电话：66134334，邮箱：zydeng@)
常用材料的物理性能(超详细-好经典)
材料的物理性能材料的物理性能：密度、相对密度、弹性、塑性、韧性、刚性、脆性、缺口敏感性、各向同性、各向异性、吸水率和模塑收缩率等。
•弹性：是材料在变形后部分或全部恢复到初始尺寸和形状的能力。
•塑性：是材料受力变形后保持变形的形状和尺寸的能力。
•韧性：是聚合物材料通过弹性变形或塑性变形吸收机械能而不发生破坏的能力。
•延展性：材料受到拉伸或压延而未受到破坏的延伸性称为延展性。
•脆性：是聚合物材料在吸收机械能时易发生断裂的性质。
•缺口敏感性：材料从已存在的缺口、裂纹或锐角部位发生开裂，裂纹很快贯穿整个材料的性质称为缺口敏感性。
•各向同性：各向同性的材料为在任何方向上物理性能相同的热塑性或热固性材料。
•各向异性：各向异性材料的性质与测试方向有关，增强塑料在纤维增强材料的排列方向上有较高的性能。
•吸水性：吸水性是材料吸水后质量增加的百分比表示。
模塑收缩性：模塑收缩性是指零件从模具中取出冷却至室温后，其尺寸相对于模具尺寸发生的收缩。
冲击性能：是材料承受高速冲击载荷而不被破坏的一种能力，反应了材料的韧性。
塑料材料在经受高冲击力而不被破坏，必须满足两个条件：①能迅速通过形变来分散和冲击能量；②材料内部产生的内应力不超过材料的断裂强度。
疲劳性能：塑料制品受到周期性反复作用的应力，包括拉伸、弯曲、压缩或扭曲等不同类型的应力，而发生交替变形的现象，称为疲劳。
抗撕裂性：抗撕裂性是薄膜、片材、带材一类薄型瓣重要力学性能。
蠕变性：指材料在恒定的外力（在弹性极限内，包括拉伸、压缩、弯曲等）作用下，变形随时间慢慢增加的现象。
应力松弛：指塑料制品维持恒定应变所需要的应力随时间延长而慢慢松弛的现象。
塑胶材料●塑胶材料可分为两大类：热塑性塑料、热固性塑料。
●热塑性塑料从构象（形态不同）可分为三种类型：无定型聚合物(PS、PC、PMMA)、半结晶聚合物(PE、PP、PA)、液晶聚合物(LCP)。
●热塑性塑料受热后会软化，并发生流动，冷却后凝固变硬，成为固态。
材料物理性能汇总
※ 材料的导电性能1、 霍尔效应电子电导的特征是具有霍尔效应。
置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。
形成的电场E H ，称为霍尔场。
表征霍尔场的物理参数称为霍尔系数，定义为：霍尔系数R H 有如下表达式：en R i H 1±= 表示霍尔效应的强弱。
霍尔系数只与金属中自由电子密度有关 2、 金属的导电机制只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。
利用能带理论严格导出电导率表达式：式中： nef 表示单位体积内实际参加传导过程的电子数；m *为电子的有效质量，它是考虑晶体点阵对电场作用的结果。
此式不仅适用于金属，也适用于非金属。
能完整地反映晶体导电的物理本质。
量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵时，它将不受散射而无阻碍的传播，这时电阻为零。
只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才受到散射(不相干散射)，这就会产生电阻——金属产生电阻的根本原因。
由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原子、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。
这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。
3、 马西森定律 （P94题11） 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时威慑年电阻测量要在低温下进行。
马西森（Matthissen ）和沃格特（V ogt ）早期根据对金属固溶体中的溶质原子的浓度较小，以致于可以略去它们之间的相互影响，把金属的电阻看成由金属的基本电阻ρL(T)和残余电阻ρʹ组成，这就是马西森定律（ Matthissen Rule ），用下式表示：ρʹ是与杂质的浓度、电缺陷和位错有关的电阻率。
ρL(T)是与温度有关的电阻率。
4、 电阻率与温度的关系金属的温度愈高，电阻也愈大。
若以ρ0和ρt 表示金属在0 ℃和T ℃温度下的电阻率，则电阻与温度关系为: 在t 温度下金属的电阻温度系数：5、 电阻率与压力的关系在流体静压压缩时，大多数金属的电阻率降低。
材料的物理性能与化学性能
二、材料的物理性能与化学性能1、物理性能物理性能是指材料固有的属性，金属的物理性能包括密度、熔点、电性能、热性能、磁性能等。
（1）密度：密度是指在一定温度下单位体积物质的质量，密度表达式如下：ρ= m/V式中ρ——物质的密度（g/cm3）；m ——物质的质量（g）；V- ——物质的体积（cm3）。
常用材料的密度（20℃）密度意义：密度的大小很大程度上决定了工件的自重，对于要求质轻的工件宜采用密度较小的材料（如铝、钛、塑料、复合材料等）；工程上对零件或计算毛坯的质量也要利用密度。
（2）熔点：是材料从固态转变为液态的温度，金属等晶体材料一般具有固定的熔点，而高分子材料等非晶体材料一般没有固定的熔点。
常用材料的熔点熔点意义：金属的熔点是热加工的重要工艺参数；对选材有影响，不同熔点的金属具有不同的应用场合：高的熔点金属（如钨、钼等）可用于制造耐高温的零件（如火箭、导弹、燃气轮机零件，电火花加工、焊接电极等），低的熔点金属（如铅、铋、锡等）可用于制造熔丝、焊接钎料等。
（3）电阻率：电阻率用ρ表示，电阻率是单位长度、单位截面积的电阻值，其单位为Ω.m。
电阻率的意义：是设计导电材料和绝缘材料的主要依据。
材料的电阻率ρ越小，导电性能越好。
金属中银的导电性最好、铜与铝次之。
通常金属的纯度越高，其导电性越好，合金的导电性比纯金属差，高分子材料和陶瓷一般都是绝缘体。
导电器材常选用导电性良好的材料，以减少损耗；而加热元件、电阻丝则选用导电性差的材料制作，以提高功率。
（4）导热率：导热率用导热率λ表示，其含义是在单位厚度金属，温差为1℃时，每秒钟从单位断面通过的热量。
单位为w/(m．Ｋ)。
常用金属的热导率合金的成分越复杂，其导热性越差。
导热率的意义：是传热设备和元件应考虑的主要性能，对热加工工艺性能也有影响。
散热器等传热元件应采用导热性好的材料制造；保温器材应采用导热性差的材料制造。
热加工工艺与导热性有密切关系，在热处理、铸造、锻造、焊接过程中，若材料的导热性差，则会使工件内外产生大的温差而出现较大的内应力，导致工件变形或开裂。
材料物理性能热学性能省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件
无机材料物理性能
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热传导宏观表征
热量从温度高地方向温度低地方传导 热力 学自发过程，这是热传导现象
Q dT st
dx
热传导方程， : 热传导系数
无机材料物理性能
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热传导系数物理意义: 单位温度梯度下， 单位时间经过面积热量，单位: W/(m2k) 或者J/(m2sK)
Cp和Cv关系依据热力学第二定律得到:
Cp
Cv
2V0T
: 体膨胀系数， : 压缩系数，V0: 摩尔 容积
无机材料物理性能
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晶态固体热容经验定律
元素热容定律-杜隆-珀替定律: 元素恒压 原子热容是25J/(K mol)
化合物热容定律--柯普定律: 化合物分子 热容是元素原子热容总和
方程是稳定过程方程
非稳定过程热传导方程是:
T t
C p
2T x 2
无机材料物理性能
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热传导微观机理
本质: 晶格振动格波和自由电子运动 金属中有大量自由电子，所以金属热传导性
能好 其它结合键(共价键和离子键)主要是晶格振
动格波，而自由电子贡献非常小 晶格振动格波是晶格振动相互影响，到达平
抗热冲击断裂性能
第一热应力断裂抵抗因子R
R f (1 )
E
评定基础: 材料中热应力小于材料强度
不足: 将问题绝对化，没有考虑材料性能、应力分布、 产生速率和时间等
无机材料物理性能
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第二热应力断裂抵抗因子R’
在第一因子基础上改进，考虑了其它原 因，详细见教材第155页 R' f (1 )
无机材料物理性能
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材料物理性能课件-1.4材料的导热性
声子之间的相互“碰撞”
简谐近似：格波独立传播，即声子间没有相互作用， 不存在声子间的相互“碰撞”。那么格波也不可能达 到统计平衡。
非谐作用：不同格波势能间存在交叉项，即各格波间 有相互作用，声子可发生“碰撞”，保证不同格波间 可以交换能量，达到统计平衡。这种声子间的碰撞起 着限制声子平均自由程的作用。
continue
声子的扩散运动
E()
1 2
e / kT
1
1 2
n
平均声子数
n
1 e / kT
1
晶格中各处平均声子数不同，导致声子扩散
continue
声子平均自由程
1 cl
3
l 的大小由两种过程决定：
•声子之间的相互“碰撞” •固体中缺陷对声子的散射
continue
l 密切依赖于温度
高温情况
*一般纯金属的热导率都比合金的高。
continue
6、复相材料的热导率
当分散相均匀地分散在连续相中时，热导率为
1
c
2Vd
1
cdΒιβλιοθήκη /12c d
1 Vd
1
c
d
/1
2c
d
c和d分别为连续相和分散相的热导率，Vd为分散相的 体积分数。
若把陶瓷的晶粒当作分散相，晶界(玻璃相)当作连续相，
则可由上式计算陶瓷材料的热导率。
continue
杂质散射
中间一段温度范 围内看到了杂质 散射的所用
continue
合金的热导
合金的热导总 是低于任何一 种单纯晶体材 料的热导
continue
影响材料导热性能的因素
1、金属热导率与电导率之间的关系
材料物理性能综述
材料物理性能食品介电特性的研究进展摘要介电特性是生物分子中的束缚电荷对外加电场的响应特性，通过对食品介电特性的研究，可以更好地对食品的成分、组织、状态等品质进行分析和监控，也可以有效地利用物质的电特性进行食品加工，其应用范围非常广泛，已在农产品贮藏保鲜、电加工、品质检测、筛选分级等方面都显示出特殊的优势。
该文通过对国内外食品介电特性研究资料的分析，阐述了食品介电特性的概念、种类、意义、测试方法等，为今后研究及发展趋势提出了建议和意见对进一步深入研究食品介电特性及其应用具有参考价值和指导意义关键词：食品；介电特性；研究进展中国民航大学论文目录摘要 ................................................................................................................................... I I 第1章电磁学基本理论 (1)1.1 物质的分类 (1)1.2 介质极化理论 (1)1.3 电介质的极化和介电损耗 ................................................. 错误！未定义书签。
1.4 介电松弛（弛豫） ............................................................. 错误！未定义书签。
第2章食品介电特性的简介 . (7)2.1 食品物料的基本介电特性 (7)2.2 食品介电特性的研究现状 ................................................. 错误！未定义书签。
2.3 食品电特性的测定方法 ..................................................... 错误！未定义书签。
第3章食品电物性在无损检测中的应用 (10)3.1 无损检测技术的原理和方法 (10)3.2 利用电学特性的无损检测技术研究现状 (11)参考文献 (14)第1章电磁学基本理论第1章电磁学基本理论食品物性学已成为食品科学研究和食品工业发展必要的研究领域，特别是现代工业化、规格化、规模化食品生产的要求，使对食品的各种性质从传统的感性经验向定性定量化物性的发展成为必然。
材料物理性能-力热性能课程10资料
无机材料物理性能
邓承继博士
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实质：原子的热振动
无机材料的热导率小于金属材料和高分 子材料
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邓承继博士
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体膨胀系数和线膨胀系数可以根据基础的物理 和数学知识推导。如立方体是：v3l
当材料在使用中有明显温度变化，热膨胀系数 是材料非常重要的性能，热应力是由于热膨胀 系数不同
他们的基础：质点热震动在没有相互干 挠时可以相互叠加，容量性能
无机材料物理性能
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7
晶态固体热容的量子理论
是固体物理学的内容，在教材中有 在比较低的温度，Cv=AT3 Above Debye temperature, Cv=3R
无机材料物理性能
邓承继博士
8
无机材料的热容
材料的热容和温度关系由实验决定，一 般采用如下经验公式(这在今后的工作及 研究中十分常见，如热力学计算)：
到平衡，实现热量的传递
无机材料物理性能
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声子和声子热传导
格波类似在固体中传播的弹性声波，其 量子化是声子
格波在固体中传播是声子的传播，格波 和物质作用是声子和物质的作用，热传 导是声子的热传导
固体的热传导的方程是
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c(v)vl(v)dv
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光子热传导
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邓承继博士
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不同材料的匹配问题
电子材料的封接一定考虑热膨胀系数的匹配 材料设计时需要考虑利用材料的热膨胀的利弊. 上次课中陶瓷材料的增韧问题,可以利用材料的
热膨胀产生预应力
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陶瓷制品表面的釉的热膨胀系数小于陶 瓷胚体的热膨胀系数
材料物理性能调研报告
材料物理性能调研报告学院：材料学院专业：铸造10-4班姓名：***学号：************金属塑料一种集塑料和金属特点于一身的新型材料——“金属塑料”近日由我国科学家研制成功。
有关专家评价说，这种“金属塑料”在很多领域都具有重大的应用和研究价值，可作为纳米、微米加工和复写的优良材料，将来可使汽车部件像塑料一样便宜。
1.块体金属玻璃（玻璃茶杯）与可加工性。
众所周知，从结构上来说，固体物质至少有晶态结构（原子，分子或分子链排列有序）与非晶态结构（原子，分子或分子链排列无序）两大类。
而从熔融态冷却形成非晶态结构的固体物质通常又被特指为玻璃态或玻璃。
为了从化学组成上区分不同类型的玻璃，在"玻璃"前面又冠以某种定语，如喝酒用的透明玻璃杯一般是氧化物类的，因此称为氧化物玻璃，而塑料通常是由碳-氢分子类聚合物链无序排列而成，因此又称为聚合物玻璃。
氧化物或聚合物玻璃在高温的可加工性源于这些材料在高温时发生的软化特性，即可以在"某个温度"以上的"非常宽的温度范围"内能够像揉面团那样进行长时间的无限度变形加工。
这里所说的"某个温度"用专业的术语讲叫玻璃转变温度（Tg），而"非常宽的温度范围"称为"过冷液相区"（ΔTx），过冷液相区ΔTx越宽越好，就越有利于加工成型，而处于该温度范围内的玻璃又称为"过冷液体".在过冷液相区能够停留的时间越长越好，这意味着过冷液体的稳定性好，如果稳定性不好，则意味着过冷液体会很快发生晶化而无法再继续进行加工。
从玻璃态而来的过冷液体不同于从高温熔融态的熔体冷却得到的过冷液体，前者可以在一定的时间之内保持一定的形状，这也是玻璃工艺品制作大师们能够进行无模吹制复杂形状工艺品的关键。
金属玻璃的出现则还是20世纪60年代初的事。
由于金属的特殊性，在常规的冷却条件下，金属合金熔体在冷却过程中总有结晶的倾向，从而形成晶体结构的固体。
材料物理性能定义总结
第一章材料的电性能A按压力对金属导电性的影响：金属分为正常金属和反常金属。
B本征电导：源于晶体点阵中基本离子的运动。
玻璃的导电机理：玻璃在通常情况下是绝缘体，但在高温下，玻璃的电阻率却可能大大降低，因此在高温下有些玻璃将成为导体。
玻璃的导电是由于某些离子的可动性导致的，故玻璃是一种电解质的导体。
在钠玻璃中，钠离子在二氧化硅网络中从一个间隙跳到另一个间隙，形成电流。
这与离子晶体中的间隙离子导电类似。
本征半导体：纯净的无结构缺陷的半导体单晶。
本征电导在高温下为导电的主要表现。
半导体导电机理：在绝对零度和无外界影响的条件下，半导体的空带中无运动的电子。
但当温度升高或受光照射时，也就是半导体受到热激发时，共价键中的价电子由于从外界获得了能量，其中部分获得了足够大能量的价电子就可以挣脱束缚，离开原子而成为自由电子。
本征半导体的电学特性：1)本征激发成对产生自由电子和空穴，自由电子浓度与空穴浓度相等；2)禁带宽度Eg 越大，载流子浓度n i 越小；3)温度升高时载流子浓度n i 增大。
4)载流子浓度n i与原子密度相比是极小的，所以本征半导体的导电能力很微弱。
不均匀固溶体（k状态）：在合金元素中含有过渡族金属的，这些固溶体中有特殊相变及特殊结构存在，这种组织状态称为k状态。
这些固溶体中原子间距的大小显著地波动，其波动正式组元原子在晶体中不均匀分布的结果，所以也把k状态称之为“不均匀固溶体）。
C畴壁：两铁电畴之间的界壁称为畴壁。
超导电性：在一定低温条件下，金属突然失去电阻的现象叫超导电性。
超导态：金属失去电阻的状态称为超导态，金属具有电阻的状态称为正常态。
超导体三个基本特性：完全导电性,完全抗磁性,通量(flux)量子化。
完全导电性：在室温下把超导体放入磁场中，冷却到低温进入超导态，把原磁场移开，则在超导体中的感生电流，由于没有电阻而将长久存在，成为不衰减电流。
超导现象产生的原因：由于超导材料中的电子双双结成库柏电子对，电子对和晶格间相互作用，而无能量损失，使超导体不产生电阻超导体存在Tc 的原因：当温度或外磁场强度增加时，电子对获得能量，当温度或外磁场强度增加到临界值时，电子对全部被拆开成正常态电子，于是材料即由超导态转变为正常态。
第二章材料物理性能 ppt课件
(c)反常元素
一些半导体和绝缘体转变为导体的压力极限
元素
S Se Si Ge I
p极限/ GPa ρ/(μΩ·m)
元素
40
-
H
12.5 16 12 22
-
金刚石
-
P
-
AgO
500
p极限/ GPa 200 60 20 20
ρ/(μΩ· m)
-
60±20 70±20
-
22
(三).冷加工和缺陷对电阻率的影响 (1)晶体缺陷使金属的电阻率增加
D
特征温度。 常用的非过渡族金属的德拜温度一般不超过500K。
12
在德拜温度以上，可以认为电子是完 全自由的，金属的电阻取决于离子的 热振动。此时，纯金属的电阻率与温
度关系为 T 电声
1 电声 T (T 2 3 D );
2
电声
T
5 (T D
);
3 电电 T 2 (T 2K)
19
正常金属元素：电阻率随压力增大而下降；（铁、 钴、镍、钯、铂、铱、铜、银、金、锆、铪等）
反常金属元素：碱金属、碱土金属、稀土金属和第 V族的半金属，它们有正的电阻压力系数，但随压力升 高一定值后系数变号。研究表明，这种反常现象和压力 作用下的相变有关。
20
压力对金属电阻的影响
21
(a) (b)正常元素
3
4
表1. 常见材料的电阻率 （×10-8Ωm）
材料 Ag Cu Al Fe Mn 电阻率 1.46 1.54 1.72 5.88 260
5
2.2 电子类载流子导电
22..22..11金金属属导导电电机机制制
e2 n e2 n l 2m 2m
高分子材料物理性能
二、介电损耗 （一）概念 ——介电损耗：电介质在交变电场作用下，由于发
热而消耗的能量。 ——产生原因： ⊕因电介质中微量杂质而引起的漏导电流； ⊕电介质在电场中发生极化取向时，由于极化取向
与外加电场有相位差而产生的极化电流损耗—— 主要原因。
高分子材料物理性能
——介电松弛：即聚合物的介电损耗，与力学松弛 原理上是一样的。介电松弛是在交变电场刺激下 的极化响应，它决定于松弛时间与电场作用时间 的相对值。
⊕界面极化：由于电荷在非均匀介质分界面上集聚而产
生的；所需时间几分之一秒至几分钟乃至几个小时。
高分子材料物理性能
——高分子材料的介电常数是以上几种因素所产生 介电常数分量的总和。
（二）相关数值 ——介电现象产生的原因：分子极化。 ——介电常数数值：非极性聚合物2左右；极性聚合
物3-9（见表3-11）。
高分子材料物理性能
高分子材料物理性能
——极化：在外电场作用下，分子中电荷分布的变化称 为极化。
——分子极化种类：
⊕电子极化 ⊕原子极化
又称变形极化或诱导极化 所需时间很短，10-15～10-11s
⊕取向极化：由永久偶极所产生，与温度有关；其所产 生的偶极矩与绝对温度成反比；所需时间>10-9s。
高分子材料物理性能
——纯电击穿（固有击穿）：当电场强度增加到临 界值时，撞击分子发生电离，使聚合物击穿，称 为纯电击穿或固有击穿；此击穿过程极为迅速， 击穿电压与温度无关。
——聚合物介电强度：可达1000 MV/m。 ——决定因素：上限是由共价键电离能所决定的。
高分子材料物理性能
四、静电现象 ——静电现象：两种物体互相接触和摩擦时会有电
一、电阻率和介电常数 （一）概念 ——体积电阻率：聚合物的体积电阻率常随充电时
常用材料的热物性值.doc
0.105 0.111 0.124 0.136 0.094 0.100 0.113 0.123 0.092 0.097 0.108 0.116 0.093 0.101 0.112 0.123 0.101 0.105 0.115 0.125 0.130 0.215 0.235 0.268 0.286 0.210 0.229 0.261
0.124 0.142 0.206
0.106 0.092 0.062
TS=1420 TL=1520
0.146
0.072
0.114
0.053
=7.7(15C)
0.119
0.055
13.1Cr,0.5Ni
0.146 0.214 0.136
0.058 0.064 0.069
TS=1399 TL=1454
1.77
10
7
T
2 i
4.53
10
11
T
3 i
C P 0.193 9.64 105 T i
6
6.19
108
T
2 i
1.76
10
11
T
3 i
C P 0.128 7.11 105 T i
7
4.88
10
8
T
2 i
1.98
10 11
T
3 i
C P 0.156 7.06 105 T i
硅砂，呋喃铸型 浇注合金：铸钢 硅砂，膨润土 7%，水分 4% =1.52 硅砂 =1.73
橄榄石砂， 膨润土 5.9%，水分 3.3 % =1.83 铬砂 膨润土 3.9%,水分 2.1% =2.78 锆砂， 膨润土 3.8%,水分 2.1 =2.78
材料物理性能材料的光学性能PPT学习教案
从图4.6中可以看出，曲线由左右两条不同形状
的曲线所组成，各自有着不同的规律。当
时，则
随着d的增加，散射系数S也随之增大；当
时，则
随着d的增加，s 反而减小，当
时，s 达最大值
。
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对于散射，可以认为散射系数正比于散射质点的投 影面积：
式中： N—单位体积内的散射质点数； R —散射质点的平均半径；
K—散射因素，取决于基体与质点的相对折射率。
设散射质点体积
，则
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故 由上式可知， 符合实验规律。当
时，R越小，V越大，则S愈大，这 时，此时散射系数。
总之，不管在上述哪种情况下，散射质点的折射率与 基体的折射率相差越大，将产生越严重的散射。
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三、材料的透光性 光通过厚度为x的透明陶瓷片时，各种光能的损失
自然光在各方向振动的机会均等，可以认为一半能量 属于同入射面平行的振动，另一半属于同入射面垂直的
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振动，所以总的能量流之比为： 当角度很小时，即垂直入射
因介质2对于介质1的相对折射率
，故
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m——反射系数， 根据能量守恒定律
（1-m）称为透射系数。由上式可知，在垂直入射的情 况下，光在界面上的反射的多少取决于两种介质的相对 折射率 。
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设一块折射率为
的玻璃，光反射损
失为
,透过部分为
。如果透
射光又从另一界面射入空气，即透过两个界面，
此时透过部分为
如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分为
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由于陶瓷，玻璃等材料的折射率较空气大，所以 反射损失严重。如果透镜系统由许多块玻璃组成，则 反射损失更可观，为了减少这种界面损失，常常采用 折射率和玻璃相近的胶将它们粘起来，这样，除了最 外和最内的表面是玻璃和空气的相对折射率外，内部 各界面都是和胶的较小的相对折射率，从而大大减少 界面的反射损失。
材料物理性能简介-之欧阳光明创编
<<材料物理性能>>基本要求欧阳光明（2021.03.07）一，基本概念：1.摩尔热容: 使１摩尔物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的热量称为摩尔热容。
它反映材料从周围环境吸收热量的能力。
2.比热容：质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的热量称为比热容。
它反映材料从周围环境吸收热量的能力。
3.比容：单位质量（即1kg物质）的体积，即密度的倒数（m3/kg）。
4.格波：由于晶体中的原子间存在着很强的相互作用，因此晶格中一个质点的微振动会引起临近质点随之振动。
因相邻质点间的振动存在着一定的位相差，故晶格振动会在晶体中以弹性波的形式传播，而形成“格波”。
5.声子（Phonon）: 声子是中集体激发的准粒子，就是振动中的简谐振子的能量量子。
6.德拜特征温度: 德拜模型认为:晶体对热容的贡献主要是低频弹性波的振动，声频支的频率具有0～ωmax分布,其中,最大频率所对应的温度即为德拜温度θD,即θD=ћωmax/k。
7.示差热分析法（Differential Thermal Analysis, DTA ）: 是在测定热分析曲线（即加热温度T与加热时间t的关系曲线）的同时，利用示差热电偶测定加热（或冷却）过程中待测试样和标准试样的温度差随温度或时间变化的关系曲线ΔT~T（t），从而对材料组织结构进行分析的一种技术。
8.示差扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）: 用示差方法测量加热或冷却过程中，将试样和标准样的温度差保持为零时，所需要补充的热量与温度或时间的关系。
9.热稳定性（抗热振性）：材料承受温度的急剧变化（热冲击）而不致破坏的能力。
10.塞贝克效应：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应。
11.玻尔帖效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，还要在两接头处出现吸热或放出热量Q的现象。
高分子材料的主要物理性能
第四章 高分子材料的主要物理性能高分子材料与小分子物质相比具有多方面的独特性能，其性能的复杂性源自于其结构的特殊性和复杂性。
联系材料微观结构和宏观性质的桥梁是材料内部分子运动的状态。
一种结构确定的材料，当分子运动形式确定，其性能也就确定；当改变外部环境使分子运动状态变化，其物理性能也将随之改变。
这种从一种分子运动模式到另一种模式的改变，按照热力学的观点称作转变；按照动力学的观点称作松弛。
例如天然橡胶在常温下是良好的弹性体，而在低温时（＜-100℃）失去弹性变成玻璃态（转变）。
在短时间内拉伸，形变可以恢复；而在长时间外力作用下，就会产生永久的残余形变（松弛）。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）在常温下是模量高、硬而脆的固体，当温度高于玻璃化温度（～100℃）后，大分子链运动能力增强而变得如橡胶般柔软；温度进一步升高，分子链重心能发生位移，则变成具有良好可塑性的流体。
本着“结构⇔分子运动⇔物理性能”这样一条思维线路，本章有选择地介绍高分子材料的热性能、力学性能、高弹性和粘弹性、溶液性质、流变性质、电学性能等。
同时通过介绍结构与性能的关系，帮助我们根据使用环境和要求，有目的地选择、使用、改进和设计高分子材料，设计和改进加工工艺和设备，扩大高分子材料使用范围。
第一节 高分子材料的分子运动、力学状态转变及热性能一、高分子运动的特点与低分子材料相比，高分子材料的分子热运动主要有以下特点： （一）运动单元和模式的多重性 高分子的结构是多层次、多类型的复杂结构，决定着其分子运动单元和运动模式也是多层次、多类型的，相应的转变和松弛也具有多重性。
从运动单元来说，可以分为链节运动、链段运动、侧基运动、支链运动、晶区运动以及整个分子链运动等。
从运动方式来说，有键长、键角的变化，有侧基、支链、链节的旋转和摇摆运动，有链段绕主链单键的旋转运动，有链段的跃迁和大分子的蠕动等。
在各种运动单元和模式中，链段的运动最为重要，高分子材料的许多特性均与链段的运动有直接关系。