功能陶瓷的物理性能

本書在瞭解功能陶瓷的這些基本物理性能的基礎上，還從功能陶瓷材料及元器件的研究和生產的角度，對影響功能陶瓷物理性能的主要因素、提高功能陶瓷物理性能的常用方法、功能陶瓷的基本應用和新材料進展進行了簡單介紹。 ^[1] 

為了使讀者對功能陶瓷的基本物理性能有較全面的瞭解，本書較詳細地介紹了功能陶瓷具有的基本物理性能、主要的影響因素和提高性能的常用方法。其中第1章對功能陶瓷的基本物理性能、分類、應用及發展進行了簡單介紹；第2章討論了功能陶瓷的電導、機理及影響因素；第3章討論了功能陶瓷的介電性能、機理及影響因素；第4章討論了功能陶瓷的介質損耗、機理及影響因素；第5章討論了功能陶瓷的絕緣強度、機理及影響因素；第6章介紹了鐵電體和鐵電性；第7章介紹了壓電陶瓷的壓電性；第8章介紹了功能陶瓷的力學性質；第9章介紹了功能陶瓷的熱學性質；第10章介紹了功能陶瓷的光學性質；第11章介紹了功能陶瓷的磁學性質；第12章介紹了功能陶瓷的耦合性質；第13章介紹了敏感陶瓷的物理性能；第14章介紹了生物陶瓷的物理性能；第15章介紹了功能陶瓷的超導電性；第16章介紹了納米材料的物理性能。通過對這些內容的學習，可使讀者對功能陶瓷材料的物理性能有比較深刻的瞭解，為從事功能陶瓷材料的研究和生產奠定良好的基礎。

參加本書編寫工作的有（按章的順序）：曲遠方（第1~7章和第13章）；劉家臣（第8章和第16章）；馬衞兵（第9章）；郭瑞松（第10章）；姜恩永（第11章的部分內容）；劉洪海（第11章的部分內容）；李曉雷（第12章）；楊德安（第14章）；侯峯（第15章）。全書由曲遠方統稿。

本書在編寫過程中得到了化學工業出版社的大力支持和幫助，本書部分工作得到曲志剛的幫助，在此表示衷心的感謝。

由於編者水平所限，書中存在不當之處在所難免，敬請讀者批評指正。

曲遠方

2006.6

本書可作為從事功能陶瓷材料和元器件的研究、應用研究和生產的工程科術人員的參考用書，以及高等院校有關功能陶瓷材料和元器件相關專業的教學參考用書。

第1章 緒論

1.1 功能陶瓷的基本性質

1.2 功能陶瓷的分類及應用

1.3 功能陶瓷的發展

第2章 功能陶瓷的電導

2.1 量子電導理論初步

2.1.1 波粒二象性

2.1.2 費米能級

2.2 電導、電導率與電阻率

2.3 載流子

2.4 離子電導

2.4.1 晶體的缺陷及其濃度

2.4.2 離子載流子的遷移

2.4.3 離子電導率

2.5 電子電導

2.5.1 晶體中電子的能帶

2.5.2 電子載流子的濃度

2.5.3 電子載流子的遷移及遷移率

2.5.4 影響電子電導率的因素

2.6 空間電荷效應

2.7 高温直流負荷下陶瓷材料的電化學老化

2.8 陶瓷的表面電導

2.9 玻璃的電導

2.10 功能陶瓷材料的電導

參考文獻

第3章 功能陶瓷的極化

3.1 極化強度

3.2 表面電荷

3.3 介電係數

3.4 極化強度P與介電係數ε的關係

3.5 克勞修斯?莫索蒂方程

3.6 極化的基本形式

3.6.1 位移極化

3.6.2 鬆弛極化

3.6.3 其他極化形式

3.7 陶瓷材料的極化

3.7.1 混合物法則

3.7.2 陶瓷介質的極化

3.7.3 介電常數的温度係數和主要的影響因素

參考文獻

第4章 介質耗損

4.1 介質損耗及其基本形式

4.1.1 介質損耗

4.1.2 電導損耗

4.1.3 離子鬆弛損耗

4.2 有電導的陶瓷介質損耗

4.2.1 恆定電場下的吸收電流

4.2.2 交變電場下的極化電流和電流疊加原理

4.3 陶瓷材料的介質損耗

4.3.1 離子晶體的介質損耗

4.3.2 玻璃的介質損耗

4.3.3 電離損耗和結構損耗

4.3.4 降低陶瓷材料介質損耗的常用方法

參考文獻

第5章 陶瓷材料的擊穿

5.1 介質的擊穿

5.2 擊穿的基本形式

5.2.1 熱擊穿

5.2.2 電擊穿

5.3影響陶瓷材料擊穿強度的因素

5.3.1 不均勻介質中電壓的分配

5.3.2 陶瓷中的內電離

5.3.3 表面放電和邊緣擊穿

5.3.4 強電場作用下介質的應力

參考文獻

第6章 鐵電體和鐵電性

6.1 鐵電體

6.2 BaTiO3晶體

6.2.1 BaTiO3晶體的結構

6.2.2 BaTiO3晶體的電疇結構

6.2.3 BaTiO3晶體的介電?温度特性

6.3 BaTiO3基陶瓷的組成結構和性質

6.3.1 BaTiO3基陶瓷的一般結構

6.3.2 BaTiO3基陶瓷的電致伸縮和電滯回線

6.3.3 BaTiO3陶瓷的介電係數?温度特性

6.3.4 壓力對BaTiO3基陶瓷介電性能的影響

6.3.5 BaTiO3陶瓷的擊穿

6.3.6 BaTiO3陶瓷的老化

6.3.7 鐵電陶瓷的非線性

6.3.8 BaTiO3陶瓷的置換改性和摻雜改性

6.4 鐵電陶瓷的應用

6.4.1 BaTiO3基介質瓷的應用和典型材料

6.5 反鐵電陶瓷的性能及其應用

6.5.1 反鐵電體的微觀結構

6.5.2 反鐵電介質陶瓷的特性和用途

6.6 鐵電半導體陶瓷材料

6.6.1 BaTiO3陶瓷的半導化

6.6.2 影響BaTiO3陶瓷半導化的因素

6.7 半導體陶瓷的應用

6.7.1 表面層陶瓷電容器

6.7.2 晶界層陶瓷介質及晶界層陶瓷電容器

6.8 弛豫鐵電體、研究與應用

6.8.1 弛豫鐵電體的特性

6.8.2 弛豫鐵電陶瓷材料的研究與發展

6.8.3 弛豫鐵電陶瓷材料的應用

參考文獻

第7章 壓電性

7.1 自發極化與鐵電性

7.2 壓電效應

7.3 壓電晶體

7.4 壓電陶瓷材料的極化

7.5 壓電陶瓷的主要參數

7.5.1 頻率常數N

7.5.2 機電耦合係數

7.5.3 機械品質因數

7.5.4 彈性柔順常數

7.6 壓電陶瓷的壓電方程

7.6.1 第一類壓電方程組

7.6.2 第二類壓電方程組

7.6.3 第三類壓電方程組

7.6.4 第四類壓電方程組

7.7 壓電振子

7.7.1 壓電陶瓷振子

7.7.2 壓電振子的振動模式

7.8 壓電陶瓷性能的穩定性

7.9 壓電陶瓷的應用及發展

參考文獻

第8章 功能陶瓷的力學性質

8.1 陶瓷材料的受力形變

8.1.1 應力?應變曲線

8.1.2 陶瓷材料的彈性變形

8.1.3 陶瓷材料的塑性形變

8.2 斷裂力學基礎

8.2.1 理論斷裂強度

8.2.2 Griffith斷裂理論

8.2.3 材料的斷裂韌性

8.3 提高陶瓷材料強度和韌性的常用方法

參考文獻

第9章 熱學性能

9.1 晶格熱振動

9.1.1 一維晶格的本徵振動

9.2材料的熱容

9.2.1 熱容的概念

9.2.2 固體熱容理論揭示

9.2.3 材料的德拜温度及相變

9.3 材料的熱膨脹性能

9.3.1 熱膨脹係數

9.3.2 固體熱膨脹機理

9.3.3 熱膨脹係數的影響因素

9.3.4 多晶體複合材料熱膨脹

9.4 材料熱傳導

9.4.1 基本概念和基本定律

9.4.2 熱傳導理論

9.4.3 多相和複合材料的熱導率

9.4.4 熱導率的影響因素

9.5 材料的抗熱震性

參考文獻

第10章 功能陶瓷的光學性質

10.1 光通過介質的現象

10.1.1 折射

10.1.2 色散

10.1.3 反射

10.1.4 吸收

10.1.5 散射

10.1.6 透射

10.2 無機材料的顏色

10.3 無機材料的紅外光學性質

10.3.1 紅外技術

10.3.2 紅外透過材料

10.3.3 紅外探測原理

10.3.4 熱探測器材料

10.4 材料的光發射

10.4.1 材料發光的基本性質

10.4.2 熒光和磷光

10.4.3 發光二極管

10.5 光電效應

10.5.1 光生伏特效應

10.5.2 光電轉換效率

10.6 非線性極化

10.7 電光及聲光材料

參考文獻

第11章 功能陶瓷的磁學性能

11.1 緒論

11.2 磁性的種類

11.3 材料的磁性來源

11.3.1 材料的磁性來源於原子磁矩

11.3.2 電子軌道磁矩

11.3.3 電子自旋磁矩

11.3.4 原子的總磁矩

11.4 宏觀物質的磁性

11.4.1 強磁性物質的磁性特徵

11.4.2 亞鐵磁性氧化物的磁性

11.5 與磁性有關的交叉物理效應

11.5.1 磁熱效應

11.5.3 磁光和光磁效應

參考文獻

第12章 功能陶瓷的耦合性質

12.1 功能材料的壓電效應

12.2 功能材料的熱釋電效應

12.2.1 熱釋電現象

12.2.2 熱釋電體的結構特點

12.2.3 熱釋電效應的熱力學

12.2.4 熱釋電係數

12.3 功能材料的電光效應

12.4 功能材料的光電效應

12.5 功能材料的磁光效應

12.5.1 磁光效應

12.5.2 磁光材料及應用

12.6 功能材料的聲光效應

12.6.1 聲光相互作用：布拉格衍射和拉曼?奈斯衍射

12.6.2 聲光效應的應用

參考文獻

第13章 敏感陶瓷的性質

13.1 熱敏陶瓷

13.1.1 陶瓷熱敏電阻的基本參數

13.1.2 正温度係數熱敏電阻的主要特性及理論模型

13.1.3 負温度係數（NTC）熱敏電阻

13.1.4 熱敏電阻的穩定性

13.1.5 NTC熱敏電阻的應用及發展

13.2光 敏陶瓷材料的基本性能及應用

13.2.1 光電導效應

13.2.2 光敏電阻陶瓷的主要特性

13.2.3 光敏陶瓷材料的應用、研究和發展

13.2.4 鐵電陶瓷的電光效應、應用及其發展

13.3 濕敏陶瓷材料的基本性能和應用

13.3.1 濕敏陶瓷的主要特性

13.3.2 濕敏機理

13.3.3 濕敏陶瓷材料及元件

13.3.4 濕敏陶瓷元件的應用

13.4 壓敏陶瓷材料的基本性能和應用

13.4.1 壓敏半導體陶瓷的基本性能

13.4.2 ZnO壓敏陶瓷

13.4.3 ZnO壓敏陶瓷的導電機理

13.4.4 壓敏陶瓷材料和應用

13.4.5 壓敏電阻的應用

13.5 氣敏陶瓷材料的性能及應用

13.5.1 氣敏元件的主要特性

13.5.2 等温吸附方程

13.5.3 SnO2系氣敏元件

13.5.4 氧化鋅（ZnO）系氣敏元件

13.5.5 氧化鐵系氣敏元件

13.5.6 氣敏陶瓷元件的應用和發展

參考文獻

第14章 生物陶瓷材料的物理性能

14.1 生物陶瓷材料的基本分類

14.2 生物惰性陶瓷

14.2.1 氧化鋁陶瓷

14.2.2 氧化鋯陶瓷

14.2.3 碳材料

14.3 表面活性生物陶瓷

14.3.1 生物活性玻璃和玻璃陶瓷

14.3.2 羥基磷灰石

14.3.3 磷酸鈣骨水泥

14.4 生物可降解陶瓷材料

14.4.1 硫酸鈣

14.4.2 β?磷酸三鈣材料

14.5 生物醫用納米材料

14.5.1 納米氧化鐵

14.5.2 納米羥基磷灰石

14.5.3 其他納米材料

14.6 生物醫用複合材料

14.6.1 生物活性陶瓷之間的複合

14.6.2 生物活性陶瓷與生物惰性陶瓷的複合

14.6.3 生物活性陶瓷與生物高分子材料的複合

14.6.4 生物活性陶瓷與金屬表面的複合

14.6.5 生物活性陶瓷與人體組織中的有機質複合

參考文獻

第15章 超導電性

15.1 超導電現象和超導臨界參量

15.2 超導體的性質

15.2.1 完全抗磁性

15.2.2 約瑟夫遜效應

15.3 超導電性的唯象理論

15.4 超導體的分類

15.4.1 元素超導體

15.4.2 超導合金

15.4.3 超導陶瓷

15.5 高温超導材料的應用與前景

15.5.1 超導量子干涉計SQCID

15.5.2 超導變壓器

15.5.3 磁通變換器

15.5.4 超導計算機

15.5.5 射頻量子干涉儀

15.5.6 混頻器

15.5.7 多層結構

15.5.8 高温超導無源、有源微波器件

15.5.9 超導電纜

15.5.10 超導同步發電機

15.5.11 超導磁能存儲系統

15.5.12 超導電磁推進系統

15.5.13 超導磁懸浮裝置

15.6 提高超導陶瓷Tc及Jc的途徑

參考文獻

第十六章 納米材料的物理性能

16.1 納米材料的概念

16.2 納米材料的超塑性

16.3 納米固體材料熱學性能

16.4 納米固體材料光學性能

16.5 納米固體材料磁學性能

16.6 納米固體材料電學性能

16.7 納米材料的應用

參考文獻 ^[1]