材料性能知识点

重要知识点：见课本

重要概念：

矫顽力（电场、磁场）

居里温度

抗磁性、顺磁性、铁磁性特点

压电、热释电、铁电产生的条件

介电常数、折射、反射和散射的关系

压电材料的预极化条件

介电材料损耗的影响因素

重要应用例子

铁磁性材料在信息记录和读取中的应用

压电：电子天平、潜艇探测等

热释电：高温测温、火灾报警等

铁电：电控双折射、电控光散射等

半导体热敏和电压敏感效应应用例子

全反射概念及重要的应用例子

磁学性能

材料磁性是由材料内部电子循轨和自旋运动产生的

材料磁性分类——抗磁性物质：使磁场减弱的物质；顺磁性物质：使磁场略有增强的物质；铁磁性物质：使磁场强烈增加的物质。

材料被磁化后，磁化矢量与外加磁场方向相反的称为抗磁性

材料被磁化后，磁化矢量与外加磁场方向相同的称为顺磁性

特点：磁化强度与磁场强度之间均呈直线关系；当除去外磁场之后，扔恢复到未磁化前的状态，即存在磁化可逆性。

材料的抗磁性来源于电子循轨运动时受外加磁场作用所产生的抗磁矩。

材料的顺磁性主要来源于原子(离子)的固有磁矩。

铁磁性来源于原子未被抵消的自旋磁矩和自发磁化。

原子内层电子交互作用其积分常数A＞0，使彼此的自旋磁矩同向排列形成自发磁化；铁、钴、镍因其交换积分常数A具有较大的正值，有较强的自发磁化倾向；稀土元素常温下为顺磁性。

磁化到饱和磁化状态后．当H＝0时，磁感应强度B并不等于零，而是保留一定大小的数值Br，铁磁金属的剩磁现象

要使B值继续减小，必须加一个反向磁场-H，当H等于一定值Hc时，B=0。Hc 为去掉剩磁的临界外磁场，称为矫顽力．

磁化强度的饱和值称为饱和磁化强度，M S；与其对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度，B S。

硬磁材料的磁滞回线宽肥，它具有高的剩磁，高矫顽力和高饱和磁感应强度。 软磁材料的磁滞回线呈狭长型，磁滞回线面积小，矫顽力小和初始磁导率高。

居里温度：温度升高使铁磁性的饱和磁化强度下降，当温度达到居里点时饱和磁化强度降为0，使铁磁材料的铁磁性消失而变为顺磁性。

电学性能

导体的电阻率小于0.01欧米；绝缘体的电阻率大于m *1010Ω；半导体的电阻率介于上述两个之间。

超导电性：在一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象。

临界温度：材料由正常状态转化为超导状态的温度Tc 。

三个重要指标：临界转换温度Tc ；临界磁场Hc ；临界电流密度Jc 。

热电偶温度计的原理——塞贝克效应

热敏效应的应用：热敏温度计、电路温度补偿器、无触点开关

光敏效应的应用：自动控制系统、光敏电阻可以实现照明自动化

压敏电阻的应用：过电压吸收、高压稳压、避雷器

衡量材料感生电荷能力的指标称为介电常数，用ε表示。综合反映电介质材料极化行为的一个主要宏观物理量．它表示电容器(两极板间)在有电介质对的电容与在真空状态(无电介质)时的电容相比较时的增长倍数。

弹性位移极化：弹性的、瞬时完成的极化。不消耗能量，电场去除后立即消失（可逆的）

松弛极化：与热运动有关，非弹性，要消耗能量，不可逆的。

影响材料介质损耗因素

第一类:是材料结构本身的影响。如不同材料的漏导电流不同，由此引起的损耗也各不相同，不同材料的极化机制不同，也使极化损耗各不相同；

第二类:外界环境或试验条件对材料介电损耗的影响，主要影响因素是频率和温度。

频率很高时仅由起始电导率决定损耗；频率由低升高时，损耗也相应的增大。 温度对损耗的影响是由温度对θ和g 的影响来决定，温度由低升高，损耗由小增到极大值，电导损耗往往与松弛极化损耗同时存在。

光学性能

离子的极化率越大，介电常数越大，折射率越大，折射率相差越大，界面反射就越严重，相对折射率越大，散射系数越大。

随介质的介电常数ε增高，介质的折射率n 也增高。ε=n

当光线从光密介质(玻璃)进入光疏介质(空气)中时，折射角r大于入射角i 。

当i 为某值时，r可达到90°，相当于光线平行于表面而传播。对于任一更大的i 值，光线全部向内反射回光密介质内．

光导纤维：折射率较小的包覆层（光疏介质），折射率较高的芯体（光密介质），两者之间产生全反射现象。

压电与铁电性能

压电效应的产生条件：介电晶体，无对称中心的异极晶体。

热释电效应的晶体一定是具有自发极化(固有极化)的晶体，产生条件——具有唯一的单向极轴。

铁电体产生条件：自发极化有两个或多个可能的取向。

在热释电晶体中，有若干种点群的晶体不但在某温度范围内具有自发极化，且自发极化有两个或多个可能的取向，在不超过晶体击穿电场强度的电场作用下，其取向可以随电场改变，这种特性称为铁电性，具有这种性质的晶体称为铁电体。铁电体的共同特性为：①具有电滞回线；②具有结构相变温度，即居里点；

③具有临界特性

温度达到某一温度以上时，由于热运动的结果，偶极子从电场的束缚中解放出来，使自由能G下降，这个临界温度就是居里温度Tc．

电控光闸原理基于电控双折射效应。

二进位制存贮器基于电控光散射——信息记录和读取中的应用

预极化条件：极化电场、极化温度和极化时间；选择极化电场的下限是矫顽场强；饱和场强是极化选择的上限，两者都随极化温度的提高而降低．随着温度升高，电滞回线变窄，另外，在选择极化电场时，有时会受到击穿的限制，即未达到饱和场强就已经被击穿。击穿场强与配方有关，还受样品中的气孔、裂缝及成分不均匀等因素影响。外加电场超过矫顽场强后，极化的建立是突变的，必须保持相当长的时间后．才能得到一定程度的极化性能。