发布时间 : 星期三 文章材料物理性能知识点总结 - 图文更新完毕开始阅读
2）离子位移极化：离子在电场作用下偏移平衡位置的移动,也可以理解为离子晶体在电场作用下离子键被拉长。如碱卤金属化合物类， 特点：极化较慢，10-12秒。
驰豫（松驰）极化 在外加电场的作用下造成，与带电质点的热运动密切相关。 极化需要吸收能量，是非可逆极化。
①电子驰豫极化：弱束缚电子，介质具有电子电导特征，极化时间：10-2～10-9秒。多出现在铌、铋、钛等氧化物为基体的陶瓷介质中。
②离子驰豫极化：比位移极化率大一个数量级。弱束缚离子，该极化在一定温度下达到极大值，温度继续升高，极化减弱。升温缩短极化时间。极化时间：10-2～10-5秒.
4）取向极化：极性电介质的极化方式。沿外电场方向取向的偶极子数大于反向偶极子数，总体表现为宏观偶极矩。 特点：热运动降低其极化
极化时间：10-2～10-10秒 5）空间电荷极化
发生在不均匀介质中，夹层，气泡等形成的空间电荷极化，称为界面极化。 随温度升高，极化降低。
极化时间：数秒到数十分钟，几个小时，所以只对直流和低频起作用。 另有自发极化（后文另述）。 6.2交变电场下的电介质 6.2.1介质损耗
真实的电介质平行板电容器的总电流，包括三个部分： ①由理想的电容充电所造成的电流IC ②电容器真实电介质极化建立的电流Iac ③电容器真实电介质漏电电流
这些电流都对电容器的复电导率作出贡献。总电流超前电压（90°-δ） 其中δ称为损耗角。为减少能量损耗，希望δ要小。通常用tanδ表示介质损耗。 介质损耗的形式
电介质在单位时间内消耗 能量称为电介质损耗功率，简称电介质损耗。 损耗的形式分为三种：电导损耗； 极化损耗；游离损耗 6.2.2 材料的介质损耗
（1）无机材料的两种介质损耗
电离损耗：主要发生在含气相的材料中，气相电离造成的介质损耗。 结构损耗：高频低温下与介质内部结构的紧密程度密切相关的介质损耗。结构紧密的晶体或玻璃体的结构损耗很小，结构松散，则损耗大。 （2）离子晶体的损耗
结构紧密的离子晶体在常温下热缺陷少，损耗小。这类晶体的介质损耗功率与频率无关， tanδ随频率的升高而降低。故以这类晶体为主晶相的陶瓷适合高频场合。这类晶体有：刚玉、滑石，金红石镁橄榄石等。
结构松散的莫来石和堇青石等晶体含有较多的缺陷和杂质，产生的损耗大，不适用于高频。
固溶体及多晶相变增加点阵畸变与缺陷，增加损耗。 （3）玻璃的损耗
掺入碱金属的玻璃结构松散，介质损耗增大。
双碱效应和压碱效应同样影响玻璃的损耗。
?3?d31T晶体结构紧密的陶瓷材料的损耗多来源于玻璃相。 1?d32T2?d33T36.2.3电介质驰豫和频率响应
1）电介质完成极化所需要的时间称为极化驰豫时间。一般用 表示。除了电子位移极化可以瞬时完成外，其它都需要时间。 2）介电常数与频率的关系
总体而言，随着频率的增加，介电常数减小 6.3电介质在电场中的破坏
1）在一定电压梯度作用下，介电材料由介电状态变为导体状态，发生短路。这种现象称为介质击穿，材料失效。相应的临界电场强度称为介电强度。 2）通常介电强度用引起材料击穿的电压梯度表示。 影响材料击穿强度的因素 介质结构不均匀 材料中有气泡
材料表面状态及边缘电场
固体表面击穿电压常低于没有固体介质时的空气击穿电压。 6.4压电性和热释电性 6.4.1压电性
1)压电效应概念：在晶体的一些特定方向上加力，则在晶体的一些对应的表面上出现正负电荷现象。
2）正压电效应：电荷密度大小与所加应力的大小成线性关系，这种机械能转换成电能的过程称为正压电效应。
逆压电效应:电致伸缩，应变大小与所加电压在一定范围内有线性关系。 压电性出现的必要条件：晶体无对称中心。因为具有对称中心的晶体总电偶极矩为零。
3）压电材料受压变形后，原本重合的正负电荷中心变得不重合，使表面产生束缚电荷
4）多晶压电陶瓷的预极化：多晶压电陶瓷预极化前电畴取向是任意的，无宏观极性，预极化后电畴趋向于定向排列，产生剩余极化和压电性。 5）压电效应的表示式 压电效应的物理本质：外界的作用使压电陶瓷的剩余极化强度发生改变，陶瓷就会出现压电效应。
方向 1的应力T1引发极化方向3的面电荷 密度σ3应与T1呈正比： σ3 =d31T1
其中d31称为压电系数。
当样品同时受到不同方向 的应力作用时： 在垂向应力作用下，只会产生沿极化方向的正压电效应。故若要利用伸缩应力（垂向应力）来产生正压电效应，需选择垂直于极化方向的应力。 在切应力作用下，只有在垂直于极化方向上产生正压电效应。若要利用切应力来产生正压电效应，需选择与极化方向平行的受力面（切应力）。 平行于极化方向的切应力使极化方向改变，从而产生垂直于原极化方向的极化分量，使垂直于原极化的方向产生极化。 6）压电陶瓷的性能参数
介电性质：介电常数，介质损耗
?弹性性质：弹性常数，机械品质因子 压电性质：压电常数，机械耦合系数
其它: 居里温度，频率常数，密度，老化性能，温度性能等。 机械品质因子 ：陶瓷材料在谐振时机械损耗的大小。
机电耦合系数：机械能与电能相互转换的效率 。压电常数：反映材料应力与电场之间的耦合效应 7）压电陶瓷的应用
点火器；变压器；受话器；蜂鸣器；感知应力与运动的传感器；水声换能器 6.4.2热释电性
1）由于温度改变而使极化改变的现象称为热释电效应。
2）机理解释：对于电气石，本有自发极化，由于温度变化，极化改变，本来因吸附空气中电荷而形成的表面的电中性受到破坏，从而使表面带电。晶体的一端的正电荷吸引硫磺粉显黄色，另一端吸引铅丹粉显红色。 3）热释电现象发生的条件 ①具有自发极化
②在晶体结构上应具有极性轴（极轴）：该轴两端具有不同性质，釆用对称操作不能与其它晶向重合，所以也无对称中心。
原因：不同方向的热膨胀不同，对称的方向可以互相抵消，不对称的方向就会出现剩余电荷。 6.5 铁电性
6.5.1 铁电体，电畴
1）极化晶体：晶体中有固有的电偶极矩，其电偶极矩不因外电场而形成，此类晶体为极化晶体，具有自发极化行为。晶体具有自发极化行为的性质叫铁电性。 极化强度随外电场变化的曲线为特征的电滞回线的物体称为铁电体。 自发极化的晶体趋向于分成多个小区域，每个区域内部电偶极子沿着同一方向但不同小区域的电偶极子不同，这个小区域称为电畴（简称畴）。畴之间边界地区称之为畴壁。电畴结构与晶体结构有关。铁电畴在外电场 作用下，总是趋向于外电场方向一致，称之为畴“转向”。电畴运动是通过新畴出现、发展和畴壁侧身移动来实现的。当外加电场撤去后，小部分电畴偏离极化方向，恢复原位，大部分电畴停留在新转向的方向上，称之为剩余极化。电滞回线是铁电体的电畴在外电场 作用下运动的宏观描述。由于极化非线性，铁电体的介电常数不是定值 相邻两个电畴的极化方向之间只能呈90 °或180°角，不同方向电畴之间的交界面，即相邻电畴间的过渡区域称为电畴壁。 （2）在外电场 作用下电畴的运动
在外面场作用下，晶体内的极化方向将发生转变，变得与外电场方向 一致。外电场越强，发生转变的电畴越多，晶体将表现出宏观极性。外电场撒去后，已转向的电畴并不会全部恢复到加电场前的方向，陶瓷内的极化强度不为零，这种极化强度，称为剩余极化强度。
需要一个足够强的与原外电场反向的电场作用，才能消除剩余极化强度到零，这
一反向电场值，称为矫顽电场。 饱和极化强度 Ps
剩余极化强度Pr
和矫顽电场EC 居里温度（点）TC. 温度上 升
到某一值后，电滞回线消
失，此温度称为居里温度。 6.5.2 反铁电性与反铁电体 反铁电性：在一定温度范围内相邻离子联线上的偶极子呈反平行排列，宏观上自发极化强度为零，无电滞回线的性质。具反铁电性的物质称为反铁电体 6.5.3 铁电体与反铁电体的相同点
在相变温度时，介电常数出现反常值；
在相变温度以上，介电常数与温度的关系遵从居里－外斯定律。 6.5.4 铁电体与反铁电体的不同点 反铁电体的结构和铁电体相似，但相邻的子晶体却是沿反平行方向产生自发极化的。
由于反铁电体在反铁电相时不存在净电矩，所以不存在像铁电体那样的电滞回线。
反铁电体在转变温度以下，由于邻近的晶胞彼此沿反平行方向自发极化，反铁电体一般宏观无剩余极化强度，但在很强的外电场作用下，可以诱导成铁电相，其P-E呈双电滞回线。其在E较小时，无电滞回线，当E很大时，出现了双电滞回线。
反铁电相变
在顺电-铁电相变中，各晶胞中出现了电偶极矩，铁电相晶胞与顺电相晶胞比较，只是发生了微小的畸变。在顺电-反铁电相变中，顺电相的相邻晶胞出现了方向相反的偶极矩，显然这样的“晶胞”已不能作为反铁电相的结构重复单元。反铁电相晶胞的体积因而是顺电相晶胞的倍数。晶胞体积倍增是反铁电相变的特征之一。反铁电相变可认为是顺电相相邻晶胞出现反向极化的结果，于是反铁电相点群可由顺电相点群与反向极化的叠加而得出。
6.5.5 一般电介质、压电体、热释电体、铁电体存在的宏观条件
光电性能
6.6.1 光电效应
（1）光电发射效应
（2）光电导效应 （3）光生伏特效应 6.7 智能材料
一种材料同时具有多种功能，称为机敏材料，若机敏材料具有生命形式所特有的智能，则称为智能材料。 智能材料举例：形状记忆材料
单相形状记忆效应：将母相冷却变成马氏体，经塑性变形改变形状，再重新加热回到高温相（母相），当马氏体消失时，样品完全恢复母相形状。 双向形状记忆效应：