功能材料.docx

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功能材料

功能材料

1.导电材料的分电子导电材料和离子导电材料

2.超导电现象；材料的电阻随温度降低而减小并最终出现零电阻的现象。

3.超导体；低于某一温度出现超导电性的物质

4.迈斯纳效应；处于超导状态的金属，不管其经历如何，磁感应强度B始终为零称为迈斯纳效应。

5.半导体的导电机理；半导体能带结构下面是价带，其价带是充满了电子，因此是一个满价带。

上面是导带，而导带是空的。

满价带和空导带之间是禁带，其禁带宽度比较窄，一般在1ev左右。

价带中的电子受能量激发后，如果激发能大于Eg，电子可以从价带跃迁到导带上，同时在价带中留下一个空的能级位置--空穴。

6.按照掺杂原子的不同，半导体可分；施主型（电子型或n型）和受主型（空穴型或p型）

7.本征半导体；半导体中价带上的电子借助于热、电、磁等方式激发到导带叫本征激发。

满足本征激发的半导体叫本征半导体。

杂质半导体；利用将杂质元素掺入纯元素中，把电子从杂质能级（带）激发到导带上或者把电子从价带激发到杂质能级上，从而在价带中产生空穴的激发叫非本征激发或杂质激发。

这种半导体叫杂质半导体。

8.n型；掺杂原子的价电子多于纯元素的价电子，又称施主型半导体

p型半导体；掺杂原子的价电子少于纯元素的价电子，又称受主型半导体

9.n型的导电机理；ⅣA族元素（C、Si、Ge、Sn）中掺入以VA族元素（P、As、Sb、Bi）后，造成掺杂元素的价电子多于纯元素的价电子，导电机理是电子导电占主导。

p型半导体导电机理；ⅣA族元素（C、Si、Ge、Sn）中掺入以ⅢA族元素（如B）时，掺杂元素的价电子少于纯元素的价电子，它们的原子间生成共价键以后，还缺一个电子，而在价带其中产生空穴。

以空穴导电为主。

10.高分子导电材料的分类；绝缘体、半导体、导体和超导体；

11.离子导电材料；将这类电导率≥10-4S/m的材料，且其电子电导对总电导率的贡献可忽略不计的材料称为离子导电材料，又称快离子导体。

1.电极化；在电场作用下分子中正负电荷中心发生相对位移而产生电偶极矩的现象

2.介电材料；具有很高的电阻系数，主要的应用是作为电的绝缘体与电容器。

3.电介质的极化有哪3种主要基本过程；电子极化、离子极化、取向极化

4.铁电效应；是指材料的晶体结构在不加外电场时就具有自发极化现象，其自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向的效应。

5.铁电体；是指在某温度范围内具有自发极化方向可以因为外电场而反向的晶体

6.铁电体的2个主要特点；有电滞回线、具有电畴

7居里温度；居里温度Tc是铁电相与顺电相的转变温度

8.反铁电体；是一些离子晶体，它的相邻行或列上的离子沿反平行的方向自发极化。

1.压电效应；当给晶体施加应力则电荷发生位移，如果电荷分布不再保持对称就会出现净极化，并伴随产生一电场，这个电场表现为压电效应

2.压电效应的分类；正压电效应、逆压电效应

3.压电材料；具有压电效应的材料为压电材料

4.只有无对称中心的物质才有可能产生压电效应；无对称中心并不是产生压电效应的充分条件，无对称中心并不足以保证具有压电性。

只有少数几种晶体材料才具有压电效应。

5.压电单晶产生压电效应的物理机制；晶体内部正负离子的偶极矩在外力的作用下由于晶体的形变而被破坏，导致使晶体的电中性被破坏，从而使其在一些特定的方向上的晶体表面出现剩余电荷而产生的。

6.压电陶瓷产生压电效应的物理机制；1）极化前；它具有类似铁畴材料磁畴结构的“电畴”结构。

2）极化后极化处理：

在一定温度下，对压电陶瓷施加强电场，使电畴的自发极化方向按外加电场的方向取向

1.热电材料；把热转变为电的材料

分类；温差电动势材料、热电导材料、热释电材料

2.热电三效应包括塞贝克效应、帕尔贴效应、汤姆逊效应

3.塞贝克效应；由两种不同的导体（或半导体）A,B组成的闭合回路，当两接点保持在不同温度T1,T2时，回路中将有电流产生。

4.帕尔贴效应；在不同金属或半导体的两个接头处，当电流流过时将发生可逆的热效应。

5.汤姆逊效应；当电流通过一根两端温度不同的导体时，若电流方向与热流方向一致则会放出热量，反之则会吸热。

6.热释电效应；热释电效应是指当某些晶体受温度变化影响时，由于自发极化在晶体的一定方向上产生表面电荷。

这一效应称为热释电效应。

1.光电材料；是能把光能转变为电能的一类能量转换功能材料

分类；光电子发射材料、光电导材料、光电动势材料

2.一个良好的光电材料应该满足哪三个条件；a.材料表面对光辐射的反射小而吸收大；b.光电子在向表面运动中受到的能量散射损耗小；c.材料表面势垒低，电子逸出概率大。

3.光电导现象；受光照射电导急剧上升的现象被称为光电导现象

4.光电导材料具有此现象的材料叫光电导材料

5.光电导原理；光照到半导体上，价带的电子接受能量，使电子脱离共价键。

当光的能量达到禁带宽度的能量值时，价带的电子跃迁到导带，因而在晶体中产生一个自由电子和一个空穴，这是两种载流子，它们都参与导电。

6.光生伏特效应；在光照下，半导体p-n结的两端产生电位差的现象称为光生伏特效应

7.光电动势材料；具有此效应的材料叫光生伏特材料又称光电动势材料。

8.光生电动势的产生原理；如果光照射到p-n结的接触面时，p-n结吸收光子，由于光激发而使电子和空穴激发。

又由于有内建电场的存在，空穴将向p区移动而积累，而电子将相反，向n区移动而积累，从而形成净空间电荷。

这些空间电荷不能够越过阻挡层而复合，这样必将有电动势产生。

1物质按磁化率以及在磁场中的行为可以分抗磁性物质、顺磁性物质、铁磁性物质、反铁磁性物质、亚铁磁性物质。

2饱和磁感应强度、是指用足够大的磁场来磁化磁性物质时，其磁化曲线接近水平不再随外磁场的加大而增加时的相应B值。

矫顽力；是指当磁性物质磁化到饱和后，由于有磁滞现象，故要使B减为零需有一定的负磁场。

剩余磁感应强度；是指当以足够大的磁场使磁性物质达到饱和后，又将磁场减小到零时的相应的磁感应强度。

3软磁材料；容易反复磁化，且在外磁场去掉后，容易退磁的材料。

4软磁材料的特点；软磁材料磁滞回线细长，磁导率高，矫顽力低，铁芯损耗低，容易磁化，也容易去磁。

5硬磁材料；指经过外加磁场磁化以后能长期保留其强磁性的材料

6硬磁材料的特点a高的剩余磁感应强度和高的剩余磁化强度b高的矫顽力c最大磁能积d高的稳定性

7铁氧体的晶体结构有哪三种尖晶石型、磁铅石型和石榴石型

8非晶体磁性合金的特性；a磁导率和矫顽力与铁镍合金基本相同，在某些情况下，其中一些指标优于铁镍合金B电阻率比一般软磁合金材料大C磁致伸缩特性好D具有良好的抗腐蚀特性，机械抗拉强度好，韧性好E容易得到比铁镍合金还要薄的薄膜

9磁性液体；就是把表面活性剂处理过的超细磁性微粒高度分散在基液中形成一种磁性胶体溶液。

其组成；磁性颗粒、表面活性剂、基液

1.磁信息材料；是利用磁学原理存储和记录信息的磁载体材料

2.磁记录分为磁记录、磁光记

3.磁存储分为磁泡存储、矩磁存储

4.矩形磁滞回线；剩余磁感应强度（Br）接近于饱和磁感应强度（Bs），即Br/Bs>0.8的磁滞回线

5.矩磁材料；磁滞回线近乎矩形的材料

1.透光材料；透可见光（波长0.39~0.76μm）、红外光（1~1000μm）和紫外光（0.01~0.4μm）的材料。

2.透可见光的材料常用的有哪两类；玻璃和高聚物两大类

3.光纤的工作基础是光的全内反射现象。

1按激发方式发光材料可以分为光致发光材料、电致发光材料、阴极射线致发光材料、热致发光材料、等离子发光材料

2材料的发光机理包括分立中心发光、复合发光

3荧光；在激发时发出的光

磷光；激发停止后发出的光

4荧光发光机理；

（1）振动弛豫：

同一电子能级内以热能量交换形式由高振动能级至低振动能级间的跃迁。

发生振动弛豫的时间为10-12s。

（2）内转换：

同多重度电子能级中，等能级间的无辐射能级交换。

通过内转换和振动弛豫，高激发单重态的电子跃回第一激发单重态的最低振动能级。

磷光的发光机理；磷光的产生：

受激分子经激发单重态到三重态体系间跨越后，很快发生振动弛豫，到达激发三重态的最低振动能级，分子在三重态的寿命较长，所以可延迟一段时间，然后以辐射跃迁返回基态的各个振动能级。

5荧光产生的必要条件；

（1）物质的分子必须具有能吸收激发光的结构，通常是共轭双键结构

（2）分子必须具有一定程度的荧光效率。

6上转换发光材料；发光体在红外光的激发下，发射可见光，这种现象为上转换发光现象，这种发光体称为上转换发光材料。

7电致发光材料；在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象。

8等离子体的特征1）气体高度电离2）具有很大的带电离子浓度3）等离子体具有电振荡的特性4）等离子体具有加热气体的特性5）气体在等离子体中的运动可看作是热运动

9等离子体发光原理；a气体的电子得到足够的能量之后，可以完全脱离原子，被电离B这种电子具有较大的动能，以较高的速度在气体中飞行C电子在运动过程中与其他粒子会产生碰撞，使更多的中性粒子电离。

D在中性粒子不断电离的同时，还有一个与电离相反的过程——复合现象。

E在复合过程中，电子将能量以光的形式放出来。

1.辐射与物质的相互作用主要包括受激吸收、自发发射、受激发射

2粒子数反转分布；处于高能级E2的粒子数大于低能级E1的粒子数

3激光器由工作物质、激励源和谐振腔三部分构成

4激光的产生a当激光工作物质的粒子吸收了外来能量后，就要从基态跃迁到不稳定的高能态，很快无辐射跃迁到一个亚稳态能级。

粒子在亚稳态的寿命较长，离子数目不断增加—泵浦过程B当亚稳态粒子数大于基态粒子数，实现粒子数反转分布，粒子就要跌落到基态并放出同一性质的光子，光子又激发其他粒子也跌落到基态，释放出新的光子，起到了放大了的作用。

C如果光的放大在一个光谐振腔里反复作用，便构成光振荡，发出强大的激光。

5激光的特点

（1）相干性好。

所有发射的光具有相同的相位。

（2）单色性纯。

因为光学共振腔被调谐到某一特定频率后，其他频率的光受到了相消干涉。

（3）方向性好。

光腔中不调制的偏离轴向的辐射经过几次反射后被逸散掉。

（4）亮度高。

激光脉冲有巨大的亮度，激光焦点处的辐射亮度比普通光高108～1010倍。

1.光调制用材料；能使激光束实现调制的光学介质称之为光调制用材料

2.光调制用材料可分为电光材料、磁光材料、声光材料

3.电光效应；在外加电场作用下，介质折射率发生变化的现象称为电光效应

4.产生电光效应的实质；是在外电场作用下，构成物质的分子产生极化，使分子的固有偶极矩发生变化，从而介质的折射率也就起了变化。

5.依据电光效应的特征，电光材料分为两种；泡克尔斯材料和克尔材料

6.磁光效应；光与磁场中的物质，或光与具有自发磁化特性的物质之间

相互作用所产生的各种现象统称为磁光效应。

7.磁光效应有四种；法拉第效应、科顿-木顿效应、科尔效应、光磁效应

1红外辐射材料是指能吸收热辐射而发射大量红外线的材料

2黑体；是反射和透射都为零的物体。

灰体；一个发射率<1的物体通常成为灰体

实体；一个发射率<1的物体，并且随波长变化称之为实体

3全发射率；实际物体发射的辐射出射度和同一温度下黑体发射的辐射出射度之比。

4光谱发射率；把各个波长的辐射出射度与温度、同波长下黑体的辐射出射度之比。

1梯度功能材料指两种或多种材料复合成组分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料

2梯度功能材料特点

（1）材料的组分和结构呈连续梯度变化

（2）材料内部没有明显的界面（3）材料的性质也相应呈连续梯度变化

3梯度功能材料常用制备方法；化学气相沉积法（CVD）、物理蒸镀法（PVD）、等离子喷涂法

、颗粒梯度排列法、自蔓延高温合成法（SHS）、共沉降技术制备组成连续变化的FGM、电泳沉积法（EPD）

1纳米材料；把凡是至少在一维方向上的线度在1~100nm之间的单元和由这种

单元做结构单元的材料称为纳米材料。

2纳米材料的特点1.表面效应2.小尺寸效应3.量子尺寸效应4.宏观量子隧道效应