第六章材料的电学性质教材课程
《材料的电学》课件
磁化过程
铁磁性物质在外部磁场的 作用下，磁畴的排列方向 逐渐趋于一致，最终达到 磁饱和状态。
磁性材料的应用
软磁材料
具有较高的磁导率和较小 的矫顽力，常用于制造变 压器、电机和电磁铁等。
硬磁材料
具有较高的矫顽力和永久 的剩磁，常用于制造各种 永磁体和扬声器等。
功能磁性材料
包括磁记录材料、磁电阻 材料、磁泡材料和磁光材 料等，广泛应用于信息存 储、检测和显示等领域。
PART 03
材料的电介质性质
电介质的极化现象
总结词
描述电介质在电场作用下的电荷位移和排列现象。
详细描述
当电介质置于电场中时，其内部原子或分子的正负电荷中心会发生相对位移， 形成电偶极子。这些电偶极子会沿着电场方向有序排列，导致电介质两端出现 束缚电荷，形成宏观的电偶极矩。
电介质的电导和损耗
总结词
电阻率受到多种因素的影响，包括材料 的种类、纯度、晶体结构、温度和压力 等。
VS
详细描述
不同材料的电阻率各不相同，这主要取决 于材料本身的性质，如金属的导电性能优 于绝缘体。此外，材料的纯度、晶体结构 和缺陷等也会影响其电阻率。温度和压力 的变化也会对电阻率产生影响，例如温度 升高会使金属的电阻率增大，而压力的增 加则可能导致半导体电阻率的减小。
电磁波折射
当电磁波从一种介质传播到另一种介 质时，会发生折射现象，折射角与入 射角和介质参数有关。
电磁波的应用
通信
加热与医疗
利用电磁波传递信息，如无线通信、 卫星通信等。
利用电磁波的能量进行加热或治疗， 如微波炉、微波治疗等。
雷达
利用电磁波探测目标，如雷达测距、 雷达制导等。
2023 WORK SUMMARY
《岩石的电学性质》课件
导电材料
了解不同岩石的导电性质，可以帮助我们确定其 在电气勘探和地质工程中的潜在应用。
地质勘探
电学性质是地质勘探中的重要参数，有助于研究 岩石的结构和性质，以及发现地下资源。
岩石的电阻率与分类
不同类型的岩石具有不同的电阻率。通过研究岩石的电学特性，我们可以将其分类，并了解其在工程和勘 探中的应用。
地下构造
通过观察岩石的自然电位分布，我们可以推断地 下的构造和岩石性质，例如断层和岩浆活动。
地质过程
岩石的自然电位变化可以揭示地质过程，如地质 变形、岩石腐蚀和地下水流动。
岩石电气勘探方法
通过使用不同的电气勘探方法，我们可以确定岩石的电阻率分布，以及地下结构和资源的可能性。
电阻率测量
利用电流和电压测量来推 断岩石的电阻率，用于勘 探地下矿藏、水源和地质 结构。
地电波法
通过发送和接收地电波信 号，可以绘制出地下岩石 和介质的电导率剖面图， 用于勘探石油和地下水资 源。
交流电法
利用交流电流在岩石中的 传播特性，可以确定地下 化学和物理特征，例如岩 石中的矿化带。
实例应用
研究岩石的电学性质和应用的实例，将帮助我们更好地理解其在地质勘探、工程和科学研究中的重要性。
1
声电分析
通过测量声电效应，我们可以了解岩石的力学和电学特性，从而评估其稳定性和可行 性。
2
智能料
声电效应的应用使得岩石能够响应外部刺激，以实现智能结构、监测和控制等功能。
3
地震预警
声电效应可以用于地震预警系统，通过监测岩石中的声波变化来预测地震活动。
岩石的自然电位
岩石的自然电位是指它们在自然状态下带有的电势差。了解岩石的自然电位可以帮助我们研究地下构造 和地质过程。
电学材料的性质和应用
电学材料的性质和应用电学材料是一类能够在电磁场中传输电荷的材料。
这类材料具有许多特殊的性质，使其在电子器件和电力领域中得到了广泛的应用。
本文将介绍电学材料的性质和应用，让读者了解这些材料的重要性。
1. 电学材料的性质电学材料的主要性质包括导电性、电阻性、介电性、磁性和光学性。
下面分别介绍这些性质的作用和意义。
1.1 导电性导电性是电学材料最基本的性质之一。
导电性指的是材料中电子的可移动性，也就是说，在外电场的作用下，电子能够进行移动，并在材料中建立电流。
导电性不同的材料具有不同的电导率，电导率高的材料通常被用作电纳米器件的金属导线和接触电极等，以确保其良好的电阻性。
1.2 电阻性电阻性是指材料对电流的阻碍程度。
电导率和电阻率是相互关联的，电导率高的材料电阻率相对较低。
电学材料的电阻性质在电子器件和电路的设计中起着重要的作用。
例如，电阻性材料常用于制作电阻、电阻网络和电阻器等器件。
1.3 介电性介电性是指材料中电子对外电场的响应程度。
介电常数是定义材料的介电性的数量。
介电性材料通常可以用作电容器和电介质，以储存电能和隔离电路中的电信号。
1.4 磁性磁性是指电学材料在外磁场的作用下产生的磁感应强度。
磁性材料在电子器件中扮演重要的角色，例如电感和变压器等。
1.5 光学性光学性是指电学材料与光的交互作用。
光学性材料的应用涵盖了光波导、光传感器和光速现象研究等。
2. 电学材料的应用2.1 电子器件和电路电子器件和电路是电学材料最显著的应用领域。
电子器件包括电阻器、电容器、电感器、晶体管、二极管和集成电路等。
电路是由这些器件设计出来的电子元器件系统。
电学材料对电子器件和电路的功能、稳定性、可靠性以及寿命等具有重要的影响。
利用电学材料，可以不断地开发和提高电子器件的专业性，从而应用于更广泛的领域。
2.2 能源领域电学材料在能源领域的应用在不断地拓展。
电池和太阳能电池等能源装置是电学材料的处境。
通过电学材料的设计和制造，可以提高能源装置的输出和效率，从而更好地支持未来的可持续能源技术。
高分子材料的电学性能
第六节 高分子材料的电学性能高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。
种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的。
就导电性而言，高分子材料可以是绝缘体、半导体、导体和超导体。
多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。
另一方面，导电高分子的研究和应用近年来取得突飞猛进的发展。
以MacDiarmid 、Heeger 、白川英树等人为代表高分子科学家发现，一大批分子链具有共轭π-电子结构的聚合物，如聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等，通过不同的方式掺杂，可以具有半导体（电导率σ=10-10-102 S •cm -1）甚至导体（σ=102-106 S •cm -1）的电导率。
通过结构修饰（衍生物、接枝、共聚）、掺杂诱导、乳液聚合、化学复合等方法人们又克服了导电高分子不溶不熔的缺点，获得可溶性或水分散性导电高分子，大大改善了加工性，使导电高分子进入实用领域。
白川英树等人因其开创性和富有成效的工作获得2000年度诺贝尔化学奖。
研究聚合物电学性能的另一缘由是因为聚合物的电学性质非常灵敏地反映材料内部的结构特征和分子运动状况，因此如同力学性质的测量一样，电学性质的测量也成为研究聚合物结构与分子运动的一种有效手段。
一、聚合物的极化和介电性能（一）聚合物电介质在外电场中的极化在外电场作用下，电介质分子中电荷分布发生变化，使材料出现宏观偶极矩，这种现象称电介质的极化。
极化方式有两种：感应极化和取向极化。
根据分子本身是否具有永久偶极矩，物质分子可分为极性分子和非极性分子两大类，其极化方式不同。
非极性分子本身无偶极矩，在外电场作用下，原子内部价电子云相对于原子核发生位移，使正负电荷中心分离，分子带上偶极矩；或者在外电场作用下，电负性不同的原子之间发生相对位移，使分子带上偶极矩。
织物——第六章织物的热学、电学和光学性质
第六章 织物的热学、电学 和光学性质
第一节 织物的冷感性
织物刚与人体皮肤接触时人体产生的一种冷热知觉反应称为冷感性。冷 感性主要与内衣的接触舒适性有关。寒冷季节穿用的内衣如棉毛衫裤、羊毛 内衣衫裤等要求暖和、无明显冷感；炎热季节穿用的内衣如汗衫裤、衬衫等 则要求凉快、有明显冷感。
冷感性实质上是在温度不平衡条件下产生的。冷感性大的织物做内衣在 寒冷季节穿上时，会使流经皮肤表面的血液受寒后回流至血液中心在经颈静 脉时引起寒战而增加产热，又由于皮肤血·管收缩而控制了传导、对流、辐射 的热量，这样就使体内与体表间的温度梯度加大而使深层组织的传导热增加。 因此，寒冷季节使用的内衣应降低其冷感性。在炎热季节中，由于皮肤血管 扩张，体内与体表间几乎无温度梯度，同时环境温度已接近甚至超过体表温 度，传导、对流、辐射、散热几乎接近于零，甚至成为受热状态，此时，人 的机体以蒸发散热为主，因此，炎热季节使用的内衣应提高其冷感性，使织 物与皮肤接触时，较高温度的皮肤有冷的感觉。
第五节 织物的光泽
织物光泽是织物外观的一个重要方面，不同品种、用途的织物对 光泽的要求不同，运用织物光泽的某些规律还可以获得某些特殊外观 效应。
一、织物光泽机理 织物是一个半透明体，其内部也存在可供光线反射的平面层状结 构，因此，与纤维一样织物光泽也来自三个方面：及透射光。其中反射光表 现为织物光泽的强弱，透射光主要表现为织物的透明程度。
第三节 织物的抗熔孔性
织物局部接触火星或燃着的烟灰时，抵抗形成孔洞的程度称为抗熔 孔性。由于此类小孔往往难以修复，会使外观变劣，甚至失去使用价值， 所以，抗熔孔性已日益受到人们重视。尤其随着合成纤维服装面料的大 量使用，提高其抗熔孔性更成为消费者的迫切要求。厚一些的织物，虽 不致于在接触火星瞬间形成明显孔洞，但也会在织物表面留下熔迹，造 成外观疵点。此外，焊接工穿的工作服，抗熔孔性就成为不可缺少的安 全性要求。
材料的电化学性质和应用
材料的电化学性质和应用材料的电化学性质是指材料表面与电解质之间的电荷转移反应和电流传导特性。
这些性质对于材料的应用具有重要的影响。
本文将介绍材料的电化学性质以及相关的应用。
一、电化学性质1. 氧化还原反应氧化还原反应是指材料通过释放或吸收电子以改变其氧化态的过程。
这种反应在电池、电解和电化学传感器等领域广泛应用。
举例来说，锂离子电池中的正极材料在充电过程中发生氧化反应，而在放电过程中发生还原反应。
2. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指材料在电解质溶液中受到电流作用导致的腐蚀现象。
金属材料的电化学腐蚀产生的电流可以通过合适的处理方式用于电化学能源的收集或电化学传感器的传感。
例如，锌电池中的锌作为负极，在电池工作时发生电化学腐蚀反应。
3. 电化学活性材料的电化学活性是指在电解质中观察到的电化学反应的程度。
一些金属氧化物和金属氢氧化物材料具有优良的电化学活性，可以作为电极催化剂用于电池和电解过程中。
此外，电解质用于电池和超级电容器等电化学设备时也需要考虑材料的电化学活性。
二、应用1. 锂离子电池锂离子电池是一种常见的可充电电池，广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域。
材料的电化学性质对锂离子电池的性能和循环寿命具有重要影响。
正极和负极材料需要具有较高的电化学活性，以实现高放电容量和长循环寿命。
2. 电解水产氢电解水产氢是一种清洁能源技术，该过程通过将水分解为氢气和氧气，以实现能源的转化和储存。
在电解过程中，使用材料具有较好的电导率和化学稳定性非常重要。
电解水产氢技术有望在未来能源领域发挥重要作用。
3. 电化学传感器电化学传感器可以通过监测电流、电压和电化学反应来检测分析样品中的物质浓度。
这些传感器广泛应用于环境监测、生物医学诊断和食品安全等领域。
电化学传感器使用特定的材料作为感测元件，该材料对目标物质具有较高的选择性和灵敏性。
4. 腐蚀防护电化学腐蚀是一种常见的材料损坏方式，因此对于一些重要设备和结构物来说，腐蚀防护非常重要。
第六章 电介质导体与电场 电学
1 E dS
S
0
(q
S
0
q )
'
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1.电位移矢量 （电位移是一个辅助量 ）
定义：
D r 0 E E
单位：cm-2
其中 r 0
F 电容率或介电常量 的 单 位 ： m
2.电位移线： （线的性质：切线方向，疏密） D线起始于正自由电荷，终止于负自由电荷，与 束缚电荷无关。而电力线起始于正电荷终止于负电荷， 包括自由电荷和束缚电荷。
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2.有极分子（Polar molecule） 分子的正电荷中心同负电荷中心不重合，（等效 电偶极子）在无外场作用下存在固有电矩。例如， H2O NH3,CO SO2等.
O H+
-
H+
+
H+
+
H2O
+
+
+ +
+
N
H+
+
+ H NH3（氨）
因无序排列对外不呈现电性。 Pi 0
如图
E ds 0
s
q
i
i
0
2. 导体表面电荷面密度与表面邻近处的场强成正比。
E ds ES1 S1 / 0
s
E 0
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3. 孤立导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电荷 密度与各处表面的曲率（曲率圆半径的倒数）有关。
E0
电介质的击穿：电介质的绝缘性能遭到破坏，变为导体。
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三.电介质对电场的影响
在外电场 E0中，介质极化产生的束缚 电荷，产生附加电场 E '
材料的电学性能课件
电介质的损耗
电介质损耗
电介质在电场作用下，由于电导和极化的原因，将电能转换为热 能的现象。
损耗与电介质性能的关系
损耗的大小反映了电介质的导电和极化能力，是评估电介质性能的 重要参数。
损耗的测量方法
通过测量电介质在交流电场下的功率损耗或相位角来计算。
电介质的击穿
01
02
03
击穿
当电场强度足够高时，电 介质丧失其绝缘性能的现 象。
热电材料的应用
温差发电
利用热电材料将热能转 化为电能。
温度传感器
利用热电材料对温度的 敏感性，检测温度变化
。
热电制冷
利用热电材料的皮尔兹 效应实现制冷效果。
航天器热控
利用热电材料调节航天 器内部温度。
热电材料的发展趋势
高性能热电材料研究
提高热电材料的转换效率，降 低成本。
多功能化
开发具有多种功能的热电材料 ，如导热、导电、发光等。
材料的电学性能研究历史与现状
材料的电学性能研究始于19世纪初， 随着电子学的兴起和发展，逐渐成为 一门独立的学科。
随着新材料和新技术的发展，材料的 电学性能研究将不断深入，为电子器 件和集成电路的发展提供更多的理论 和技术支持。
目前，材料的电学性能研究已经取得 了长足的进展，涉及的研究领域不断 扩大，研究手段和方法也日益丰富和 先进。
材料的电学性能课件
目录
CONTENTS
• 引言 • 材料的导电性能 • 材料的介电性能 • 材料的磁学性能 • 材料的铁电性能 • 材料的热电性能
01 引言
材料的电学性能定义
材料的电学性能是指材料在电场 作用下的各种物理性质，包括导 电性、电阻、电导率、电场效应
第六章高聚物的电学性能（ＰＤＦ）
第六章高聚物的电学性能¾交变电场¾弱电场¾强电场¾发生在聚合表面¾光导电¾压电¾热电（焦电）¾热释电¾驻极体等在外电场F 作用下，诱导偶极矩µ1为由取向极化引起的偶极矩µ2在外电场作用下所产生的偶极矩µ为αe ——电子极化率αa ——原子极化率αo ——取向极化率µ0——永久（固有）偶极矩E ——材料内部的场强，又称为局域场强E ≠F高聚物的有效偶极矩（单体单元偶极矩）与所带基团的偶极矩不完全一致，结构对称性会导致偶极矩部分或全部相互抵消介电系数：表征材料介电性能的主要参数（ε）含有该材料的电容器之电容C 与其在真空下的电容C 0之比值物理意义是电介质电容器储电能力的大小，在微观上则是电介质的极化能力式中，ε0为直流电场中的静电介电常数；M为高聚物的相对分子质量；ρ为密度；P为摩尔极化度；为阿伏加德罗常数。
克劳修斯-莫索提（Clausius-Mossotti）公式宏观的介电系数（ε）和微观的分子极化率（α）均反映了电介质材料的极化能力对于极性高聚物德拜（Debye）方程N~在高频电场下（>1014Hz），即极化时间为10-14s时，取向极化和原子极化都不容易发生，记这时的介电系数为ε（光频介电系数）∞对于非极性介质，介电系数ε与介质的光折射率n的平方相等介电损耗一个理想电容器的外电场作用下能储存电能，当外电场移去时，所储存的电能又全部释放出来，形成电源，没有能量损耗对于交变电压V=V 0e iwt ，理想电容器的电流I 理想和电压有90º相位差，ε1为介电系数，ε2为介电损耗因子，决定电介质内电能转变成热能的损耗程度对于高聚物电介质，在每一周期内所放出的能量就不等于所储存的能量，因为完成高聚物电介质偶极取向需要克服分子间相互作用而消耗一部分电能，这时，介电损耗介电损耗：电介质在交变电场中，由于消耗一部分电能使介质本身发热的现象产生介电损耗的原因：1. 电导损耗：电介质中含有能导电的载流子在外加电场的作用下，产生电导电流，消耗一部分电能转化为热能。
材料化学课件-第六章纳米材料
(3)固相化学反应法
固相化学反应法又可分为高温和室温固相反应法。 高温固相反应法是将反应原料按一定比例充分混合研 磨后进行煅烧，通过高温下发生固相反应直接制成或 再次粉碎制得超微粉。
纳米粉体的制备方法大致可分为物理和化学方法。 1、物理制备方法
(1)传统粉碎法
传统粉碎法是用各种超微粉碎机将原料直接粉碎研磨成超 微粉。此法由于具有成本低、产量高以及制备工艺简单易行 等优点，在一些对粉体的纯度要求不太高的场合仍然适用。 (2)惰性气体冷凝法
惰性气体冷凝法主要是将装有待蒸发物质的容器抽到高真 空，充入惰性气体，然后加热蒸发源，使物质蒸发成雾状原 子，承受气体流冷凝到冷凝器上，将聚集的纳米尺度粒子刮 下，收集，即得到纳米粉体。
(5)特殊的力学性质
由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性， 这是因为纳米超微粒制成的固体材料具有大的界面，界面原 子的排列相当混乱。原子在外力作用下容易迁移，因此表现 出很好的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学 性能。这就是目前一些所谓摔不碎的陶瓷碗的原因。
陶瓷材料在通常情况下呈脆性，然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷 材料却具有良好的韧性。因为纳米材料具有大的界面，界面的原子排列 是相当混乱的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现出甚佳 的韧性与一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力学性质。美国学者报 道氟化钙纳米材料在室温下可以大幅度弯曲而不断裂。研究表明，人的 牙齿之所以具有很高的强度，是因为它是由磷酸钙等纳米材料构成的。 呈纳米晶粒的金属要比传统的粗晶粒金属硬3～5倍。至于金属一陶瓷等 复合纳米材料则可在更大的范围内改变材料的力学性质，其应用前景十 分宽广。
小学教育ppt课件教案学习材料的电性质与应用
学习态度与习惯
学生可以思考自己在学习过程中的态度、方法和习惯，以改进后续学习。
通过课堂表现和作业完成情况，学生可以自我评价对电性质相关知识的掌握程度。
建议学生继续深入学习电性质的高级知识，如电磁感应、交流电路等。
深入学习电性质知识
鼓励学生探索电性质在更多领域的应用，如电子科技、能源科学等。
拓展应用领域
提供实验机会和项目挑战，帮助学生提升实践技能和解决问题的能力。
提升实践技能
引导学生关注科技发展前沿，培养创新思维和跨学科学习能力。
培养创新思维
THANKS
感谢您的观看。
小学教育ppt课件教案学习材料的电性质与应用
目录
引言电性质基本概念常见材料的电性质电性质在日常生活中的应用电性质在工业生产中的应用电性质在科学研究中的应用总结与展望
01
CHAPTER
引言
通过了解电性质与应用，激发学生对科学的兴趣和好奇心。
提高学生兴趣
培养实践能力
促进学科交叉融合
通过实验操作，培养学生的动手能力和实践精神。
将电性质与应用与其他学科知识相结合，促进学科交叉融合。
03
02
01
掌握电的基本性质、电路的基本概念和电的应用。
知识目标
能够运用所学知识解决简单的电路问题，具备初步的实验操作能力。
能力目标
培养学生对科学的热爱和对知识的探索精神。
情感目标
02
CHAPTER
电性质基本概念
物体所带的电的量，用正负号表示。电荷间存在相互作用力，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
1
2
3
了解传感器的定义、分类和基本工作原理。
传感器基本概念
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6.3*107 5.85*107 4.25*107 3.45*107 2.96*107 2.1*107 1.77*107 1.66*107 1.46*107 1.03*107 0.24*107 0.14*107 0.093*107
石墨
SiC 锗，纯 硅，纯 苯酚甲醛（电木） 窗玻璃 氧化铝（Al2O3） 云母 甲基丙烯酸甲酯 氧化铍（BeO） 聚乙烯 聚苯乙烯 金刚石 石英玻璃 聚四氟乙烯
聚合物的导电性与分子结构
• 饱和的非极性聚合物具有最好的绝缘性能：PS、 PTFE、PE的实测电阻率约1016-18W·m，理论值 高达1023W·m；
• 极性聚合物绝缘性稍差：聚砜、聚酰胺、PAN、 PVC的电阻率约1012-15W·m；
• 共轭高聚物是半导体材料：共轭p电子去定域化提 供了电子载流子。聚丙烯腈脱氢裂解环化产物的 电导率约0.1W-1·m-1；
( 物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度) μ=ν/E m2/(v.s)
平均漂移速度（drift velocity）ν，m/s
•影响电子电导率的因素： 温度、杂质、缺陷
(A)声子对迁移率的影响,可写成
μL=aT-3/2
(B)杂质离子对迁移率的影响,可写成
μI=bT3/2
单质金属中主要是电声子相互作用,电导率的温 度关系为
σ∝T-1。 半导体和绝缘体的电导率随温度变化以指数函数 增大
σ=σ0exp(-Eg/2kT)
•影响离子电导率的因素 • 温度 • 晶体结构 • 晶格缺陷
聚合物的电导性 结构型 高分子本身导电 添加型 高分子中添加导电材料
1977年， Heeger 、MacDiarmid 和白川英树发现 当聚乙炔薄膜用Cl2、Br2或I2蒸气氧化后，其电导率 可提高几个数量级。 通过改变催化剂的制备方法和取向，电导率可达105 S·cm－1。（Cu为108 S·cm －1 ）。
30000
20000
10000
0
0
2ห้องสมุดไป่ตู้
4
6
8
Fe-Al-Al O 的的的的(的)
23
电导率
电导G： G 1 I
RU
•电导率
•(1) 表征材料导电性的大小。 单位：S. m-1, （Ω.m）-1
•⑵ 根据电导率对材料的分类
材料的分类及其电导率
材料
电阻率
电导率
超导体 导体
半导体 绝缘体
0 10-8-10-5 10-5-107 107-1018
发现并发展了导电聚合物 2000年诺贝尔化学奖获得者
白 川 英 树
Alan J. Heeger 1/3 of the prize
USA
University of California anta Barbara, CA, USA b. 1936
Alan G. MacDiarmid 1/3 of the prize USA
在电场作用下能作定向运动的带电粒子。 如半导体中的自由电子与空穴，导体中的 自由电子，电解液中的正、负离子，放电 气体中的离子等。
决定电导率的基本参数
载流子类型 charge carrier—— 电子、空穴、正离子、 负离子
载流子数 charge carrier density----n, 个/m3 载流子迁移率 electron mobility
University of Pennsylvania Philadelphia, PA, USA b. 1927
Hideki Shirakawa 1/3 of the prize Japan
University of Tsukuba Tokyo, Japan b. 1936
1974年，白川英树等人用Ziegler-Natta催化剂制备聚乙炔薄膜
聚合物的导电特点
• 聚合物中导电载流子可以是电子、空穴，也可以是 正离子、负离子。
• 多数聚合物中存在离子电导：
– 带有强极性基团的聚合物发生本征离解产生电导离子； – 聚合、加工过程中引入的催化剂、添加剂、填料、水份及
其他杂质也可提供导电离子
• 共轭聚合物、聚合物的电荷转移络合物、聚合物的 自由基-离子化合物及有机金属聚合物等具有强的电 子电导。
∞ 105-108 10-7-105 10-18-10-7
⑶ 不同材料的电导率
①金属 自由电子 电导率高 导电性好 ②硅 半导体 ③离子固体 室温绝缘体 T高 电导率大 （无 机非金属） ④高分子 杂质致有导电性，导电高分子
金属和合金
各种材料在室温的电导率
Σ (Ω-1.m-1)
非金属
银 铜，工业纯 金 铝, 工业纯 Al-1.2%,Mn 合金 钠 钨， 工业纯 黄铜（70%Cu-30%Zn 镍,工业纯 纯铁,工业纯 钛,工业纯 不锈钢，301型 镍 铬 合 金 (80%Ni20%Cr）
铜色（cis-，电导率10－8～10－7 S·cm－ 1）
银色（trans-，电导率10－3～10－2 S·cm－1）
聚乙炔，其掺杂的电导率大幅度提高，掺杂到 6.67%时，能隙将消失。
共轭
图 3 三维、二维和一维碳化合物材料
聚乙炔链上的共轭缺陷（载流子）
阳离子自由基的产生和移动 聚乙炔异构化产生孤子及移动
第六章 材料的物理性能
• 三、材料的电学性质 • 四、材料的磁学性质
三、材料的电学性能
•直流电场 •交变电场——介电性质
介电常数的定义，交变电场中的介电损耗的成因及 影响因素
•弱电场 ——导电性质
电导率和电阻率的定义、载流子定义、电导率的基 本参数及影响因素，超导电性的定义、超导体的特性
•强电场 ——击穿现象 •材料表面——静电现象
3.1电阻率和电导率
电阻R： R U I
某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的在常 温下导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。
体积电阻率：V , Ω·m 表面电阻率：S , Ω
100克PVC中加入Fe-Al/Al2O3对电阻的影响
12Ω)
PVC的的的的的的的(×10
60000
50000
40000
Σ （Ω-1.m-1）
105 (平均) 10 2.2 4.3*10-4 10-7-10-11 <10-10 10-10-10-12 10-11-10-15 〈10-12 10-12-10-15 〈10-14 〈10-14 〈10-14 〈10-16 〈10-16
载流子的定义
电流载体，称载流子。 载流子指可以自由移动的带有电荷的物质 微粒，如电子和离子。