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1、2020/10/16,1,第7章 玻璃的电学、磁学性质一、玻璃的导电性常温绝缘体，TTg导电性提高很快，熔融良导体。,1.描述导电性的参数（1）电导K（通过电流的能力） K=XS/L X为电导率,体积电导表面电导,（2）电阻率（阻碍电流的能力）=1/X 电阻R=1/K 米,体积电阻表面电阻,2020/10/16,2,二、导电机理1.离子导电（大多数硅酸盐玻璃）* 以离子为载电体。有移动性的载电离子在外加电场的作用下发生定向移动，贯穿整个玻璃体即表现为导电性。* 载电离子（Na+ K+）能动度相差较大时，由能动度最大的离子承担* 外加电场 存在 定向移动。,2020/10/16,3,2.电子导电
2、（1）表面电子导电 （2）体积电子导电,三、影响电导率的因素1.组成（1）R2O,a. 迁移性好，对电导率影响最大。 Na+Li+K+如：石英玻璃加0.04ppm的Na+时由1017降为1013欧姆/厘米,2020/10/16,4,b.混合碱效应K2O:Na2O = 4:1 电阻最大T 效应减弱加入第三种碱，效应明显。Fe2O3的影响 2%6%影响小 6%12%使效应减弱 （wt%） 12%16%效应消失,2020/10/16,5,（2）ROa. 无碱玻璃中参与导电b. 普通玻璃中使电阻增大(压制效应) Ba2+Pb2+Sr2+Ca2+Zn2+Mg2+Be2+,（3）R2O3a. B2O3使电
3、阻增大b. Al2O3反常 量少 AlO4，电阻减小。量大 AlO6，在网络空隙中，电阻增大。,2020/10/16,6,2. 温度的影响,（1）低温 lg=A+B/T A=log3kT/n0q22 B=/k logen0-单位体积离子数 q-离子电荷 -能量势垒-活化能 -离子振动频率一般A=1.5(- 4.5) B=30006000,2020/10/16,7,（2）高温 log=a+bT+cT2 b常为负值且绝对值远大于cT升高，参与导电的离子数目、种类增多且振动频率加快，迁移速度加快。,2020/10/16,8,（3）Tk-100指标定义：电阻率达到100兆欧厘米时的温度。 Tk-100
4、越高绝缘性越好。 K2ONa2O PbOBaOCaOMgOZnO Al2O3使Tk-100减小，B2O3可使Tk-100增大。,2020/10/16,9,3.热处理的影响（1）离子导电玻璃 快冷慢冷 （2）分相 连通相组成有关。,（3）玻璃应力 应力使减小。,2020/10/16,10,四、玻璃的表面电导1.意义：表面电导是将一边长为1cm的正方形面积，在其边测得的值。 单位：欧姆 -12.影响因素（1）温度 100C 两种导电基本一致。（2）湿度 大气对玻璃侵蚀越强，表面电阻率越小。,2020/10/16,11,（3）组成a. R2O 含量增多 s减小。 K2O作用明显b. CaO、MgO、
5、BaO、PbO、Al2O3等取代Na2O-SiO2中的SiO2 ，使s增大。c. B2O3 Fe2O3代Na2O-SiO2中的SiO2（20%）使s增大。,2020/10/16,12,4.改变s的方法表面涂层（1）憎水层使s增大 （2）金属、半导体膜使s减小,3. s的计算 s= s100ek(1h)s100相对湿度为100%时表面电阻率 h相对湿度,2020/10/16,13,五、玻璃的介电损耗dielectric loss1.介电损耗Q 定义：玻璃在电场作用下，由于极化或吸收而使一部分电能转变为热能而损失的现象。 Q=UIcos 为UI间相位角令= 90 则Q=UIsin 常用或tg 表示
6、介电损耗。电导率越大介电损耗越大。,2020/10/16,14,2.损失种类（1）电导损失 （2）松弛损失 （3）结构损失（4）共振损失,3.影响因素 T Q R2O使Q增大 RO使Q减小,由M沿电场方向移动而产生由M离子在一定势垒间移动产生由玻璃网络松弛变形产生，属松弛损失由M离子或网络骨架本征振动吸收能量而产生,2020/10/16,15,六、玻璃的介电常数dielectric constant1.电介质 主要以电磁感应形式而不是以电子的传输来反映电的作用和影响的媒质。,2.介电常数（1） =C/C0 表征了物质在电场作用下极化程度的大小。 =1+4a 真空a=0,2020/10/16,1
7、6,（2）玻璃的极化,a. 电子位移极化 b. 离子位移极化 c. 取向极化,离子或电子云在外电场作用下变形而产生偶极矩的变动。正负离子在外电场下偏离原有位置而产生偶极矩的变动玻璃中极性分子在电场作用下定向排 列引起偶极矩的变动,2020/10/16,17,3. 影响的因素（1）组成PbO、BaO含量高的玻璃大R2O使增大，重金属影响最大。,（2）温度T 低温（250C后迅速增大（此界限与R2O和PbO的含量有关，量越多温度越低）,2020/10/16,18,（3）电场频率频率越低越大，随温度变化界限越低。低温时频率影响小。,七、玻璃的介电强度（抗击穿强度）dielectric strengt
8、h1. 定义：作为绝缘体使用的介质，当外加电压超过某一临界值时绝缘性消失，即电击穿。临界电压为介电强度,2020/10/16,19,2. 击穿机理,（1）热击穿 （2）电子击穿（3）电化学击穿,玻璃受热电阻下降，玻璃发生局部热破坏甚至熔化。 试样越厚击穿强度越低。电压加速电子对其它原子冲击，激发出更多自由电子参与导电。发生化学变化，使玻璃中的电场变得不均匀甚至产生破裂的应力而被击穿。,2020/10/16,20,3. 影响因素,（1）组成SiO2使介电强度增大（透明石英为400千伏/厘米）R2O使介电强度减小（厚26cm的工业玻璃为3070 kv/cm,(2)温度、电压增加速度、内部缺陷、电场均匀与否等,2020/10/16,21,八、玻璃的磁学性质含有过渡金属离子和稀土金属 离子的氧化物一般有磁性。 多数玻璃为弱磁性，含铁磁性晶体（Fe 2O3、MnFeO4、BaO6Fe2O3、LiFe5O8）的玻璃具有强磁性。 I = H 磁感应强度 磁化率 磁场强度,2020/10/16,22,0106为弱磁性 0为顺磁性对于铁磁性物质，I与H不是直线关系。,思考题：为何Li2O和K2O对电阻率的影响几乎相等？,THANKSFOR WATCHING,谢谢大家！本文档为精心编制而成，您可以在下载后自由修改和打印，希望下载对您有帮助！,演讲人: XXX,PPT文档教学课件,
