表面與界面講解學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1表面表面(biomin)與界面講解與界面講解第一頁，共122頁。第1頁/共122頁第二頁，共122頁。1.1.表面能表面能2.2.固體固體(gt)(gt)表面結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)3.3.表面性質(zhì)表面性質(zhì)4.4.晶界晶界 第2頁/共122頁第三頁，共122頁。1.11.1表面表面(biomin)(biomin)能能恒溫恒壓下形成恒溫恒壓下形成(xngchng)(xngchng)單位新表面所需要的單位新表面所需要的最大功最大功GA減小減小表面積表面積或減小或減小比表面能比表面能iidGSdTVdpdAdn 第3頁/共122頁第四頁，共122頁。1.11.1表面表面(biomin)(biomin)能

2、能GA影響表面能因素：影響表面能因素： 構(gòu)成物質(zhì)構(gòu)成物質(zhì)(wzh)(wzh)粒子間相互作用粒子間相互作用 雜質(zhì)的影響雜質(zhì)的影響 溫度溫度第4頁/共122頁第五頁，共122頁?？諝夤腆w1.2 1.2 表面力場表面力場 固體表面上的吸引固體表面上的吸引(xyn)(xyn)作用，是固體作用，是固體的表面力場和被吸引的表面力場和被吸引(xyn)(xyn)質(zhì)點的力場質(zhì)點的力場相互作用所產(chǎn)生的，這種相互作用力稱為固相互作用所產(chǎn)生的，這種相互作用力稱為固體表面力。體表面力。第5頁/共122頁第六頁，共122頁。第6頁/共122頁第七頁，共122頁。第7頁/共122頁第八頁，共122頁。之間。之間。 3 3）

3、分散作用：非極性分子）分散作用：非極性分子(fnz)(fnz)之間。之間。對不同物質(zhì)，上述三種作用并對不同物質(zhì)，上述三種作用并非均等。對于非極性分子非均等。對于非極性分子(fnz)(fnz)主要是分散作用。主要是分散作用。第8頁/共122頁第九頁，共122頁。第9頁/共122頁第十頁，共122頁。d第10頁/共122頁第十一頁，共122頁。第11頁/共122頁第十二頁，共122頁。LiF(001)弛豫弛豫表面表面(biomin)示意圖，示意圖， Li F d0d0.1A0.35A第12頁/共122頁第十三頁，共122頁。d0d0asa位移位移(wiy)型型重構(gòu)重構(gòu)缺行型重構(gòu)缺行型重構(gòu) 第13頁

4、/共122頁第十四頁，共122頁。112111110(001)周期周期第14頁/共122頁第十五頁，共122頁。第15頁/共122頁第十六頁，共122頁。第16頁/共122頁第十七頁，共122頁。 4 4、固體表面的幾何、固體表面的幾何結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)第17頁/共122頁第十八頁，共122頁。第18頁/共122頁第十九頁，共122頁。表面表面(biomin)能減少能減少NaCl晶體晶體(jngt) 離子晶體離子晶體(jngt)表面的電子云變形和離子重排表面的電子云變形和離子重排表面離子受內(nèi)部表面離子受內(nèi)部離子作用電子云離子作用電子云變形變形離子重排離子重排第19頁/共122頁第

5、二十頁，共122頁。晶體晶體(jngt)內(nèi)部內(nèi)部晶體晶體(jngt)表面表面0.281nm0.266nm0.020nm第20頁/共122頁第二十一頁，共122頁。由半徑大的負(fù)離子與半徑小的正離子組成的化合物，特由半徑大的負(fù)離子與半徑小的正離子組成的化合物，特別是金屬氧化物如別是金屬氧化物如Al2O3、SiO2等有相應(yīng)效應(yīng)。等有相應(yīng)效應(yīng)。產(chǎn)生這種變化的程度主要取決于離子極化性能。如：表產(chǎn)生這種變化的程度主要取決于離子極化性能。如：表面能面能PbI2PbF20， P0凹液面：凹液面：r0 ，P 平面平面 凹面蒸汽壓。凹面蒸汽壓。r0r0r0r0r r第36頁/共122頁第三十七頁，共122頁。練習(xí)

6、：在練習(xí)：在293.2K時，水的密度時，水的密度(md)為為998.2kg/m3，表面張力為，表面張力為72.75*10-3N/m。分別計算不同半。分別計算不同半徑的圓球小水滴及水中小氣泡在半徑為徑的圓球小水滴及水中小氣泡在半徑為10-510-9m范圍內(nèi)，飽和蒸汽壓之比。范圍內(nèi)，飽和蒸汽壓之比。半徑半徑(bnjng)為為10-5m小水滴小水滴小氣泡小氣泡4021ln1.0774 10PMPRTr4021ln1.0774 10PMPRTr 01.0001PP00.9999PP第37頁/共122頁第三十八頁，共122頁。021lncosPMPRTr 若若00，則表示液體，則表示液體(yt)對毛細管

7、完全潤濕對毛細管完全潤濕，液，液面是凹面面是凹面,0021lnPMPPPRTr 凹則毛細管凝結(jié)：蒸汽壓對平面液體未達飽和毛細管凝結(jié)：蒸汽壓對平面液體未達飽和(boh),(boh),但對管內(nèi)凹面液體已呈飽和但對管內(nèi)凹面液體已呈飽和(boh)(boh)，此蒸汽在，此蒸汽在毛細管內(nèi)會凝聚成液體。毛細管內(nèi)會凝聚成液體。第38頁/共122頁第三十九頁，共122頁。1 1 飽和蒸氣飽和蒸氣(zhn(zhn q) q)壓壓2 2 熔點和溶解度熔點和溶解度3 3 反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)4 4 吸附與表面改性吸附與表面改性5 5 潤濕和相分布潤濕和相分布第39頁/共122頁第四十頁，共12

8、2頁。2 2 熔點熔點(rngdin)(rngdin)和溶解度和溶解度1 1）熔點）熔點(rngdin)(rngdin)0TTG大晶粒在溫度 下與其熔點達到平衡：3220=04 s=434 8()2 tttttpdGdm GdsdGdm GdsmVrrdmr drdsrdrGrGST 微晶粒在溫度t下與其熔點達到平衡：平衡相轉(zhuǎn)變過程：則因為：，所以：， 已知第40頁/共122頁第四十一頁，共122頁。3.2 3.2 熔點熔點(rngdin)(rngdin)和溶解度和溶解度1 1）熔點）熔點(rngdin)(rngdin)2 () ()T-() =()=TQQ=2T=QtptTtrGGSdGSd

9、TTtGGS tTGS tTSSMTMTMTr 熔融結(jié)晶熔融，已知， 則在范圍內(nèi)積分：，即第41頁/共122頁第四十二頁，共122頁。3.2 3.2 熔點熔點(rngdin)(rngdin)和溶解度和溶解度1 1）熔點）熔點(rngdin)(rngdin)2T=QMTr熔融26310 m0.1 m1633K1.019J/m7825.94kJ/mol3.18*10/g cm粉碎成半徑為與顆粒的螢石，計算其熔點的變化。螢石熔點，表面張力，相對分子量，熔融潛熱，密度10 m, T=0.30.1 m, T=30KK半徑為第42頁/共122頁第四十三頁，共122頁。02(1)lnSLRTcnMcr顆粒(

10、kl)越小，溶解度愈大2 2）溶解度）溶解度 綜上所述，表面曲率對其蒸汽壓、溶解度和熔化綜上所述，表面曲率對其蒸汽壓、溶解度和熔化(rnghu)(rnghu)溫度等物理性質(zhì)有著重要的影響。固體溫度等物理性質(zhì)有著重要的影響。固體顆粒愈小，表面曲率愈大，則蒸汽壓和溶解度增高顆粒愈小，表面曲率愈大，則蒸汽壓和溶解度增高而熔化而熔化(rnghu)(rnghu)溫度降低。溫度降低。 第43頁/共122頁第四十四頁，共122頁。1 1 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓2 2 熔點和溶解度熔點和溶解度3 3 反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)4 4 吸附與表面改性吸附與表面改性5 5 潤濕潤濕(rn sh)(

11、rn sh)和相分布和相分布第44頁/共122頁第四十五頁，共122頁。3 3 反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)(fnyng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)(fnyng)(fnyng)微粒比一般顆粒具有微粒比一般顆粒具有(jyu)(jyu)更高的反應(yīng)能力和更高的反應(yīng)能力和燒結(jié)活性燒結(jié)活性表面表面(biomin)(biomin)積積晶格的畸變晶格的畸變表面表面(biomin)(biomin)化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)表面表面(biomin)(biomin)電荷電荷22332222323222()22CaCOCaCOCaH OCa OHHCOHH COCOH O第45頁/共122頁第四十六頁，共122頁。1 1

12、 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓2 2 熔點熔點(rngdin)(rngdin)和溶解度和溶解度3 3 反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)4 4 吸附與表面改性吸附與表面改性5 5 潤濕和相分布潤濕和相分布第46頁/共122頁第四十七頁，共122頁。3.4 3.4 吸附吸附(xf)(xf)與表面改性與表面改性自發(fā)減少表面自發(fā)減少表面(biomin)(biomin)自由能：自由能：1 1）減少比表面）減少比表面(biomin)(biomin)積積2 2）降低比表面）降低比表面(biomin)(biomin)能能吸附吸附第47頁/共122頁第四十八頁，共122頁。吸附引起晶體表面吸附引起晶體表面(

13、biomin)(biomin)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化：結(jié)構(gòu)發(fā)生變化：吸附物引起的弛豫吸附物引起的弛豫吸附物引起的重構(gòu)吸附物引起的重構(gòu)形成形成(xngchng)(xngchng)化和物和表面偏聚化和物和表面偏聚表面表面(biomin)(biomin)改性改性第48頁/共122頁第四十九頁，共122頁?？諝庖后w液體(yt)中分子受力狀態(tài)示意圖表面表面(biomin)活活性劑性劑無機鹽（NaCl, Na2SO4, KOH等）隨濃度的增加，表面張力升高；極性有機物（醇，羧酸等）隨濃度的增加，表面張力變化不明顯(mngxin)；有機酸鹽，磺酸鹽等，加入少量表面張力迅速降低第49頁/共122頁第五十頁，共122頁。

14、CTABSDSH atomC atomN atomO atomS atomn表面(biomin)活性劑基本構(gòu)成n表面(biomin)活性劑分為n 陽離子：CTAB, n 陰離子：SDS,n 非離子型：PVP,表面活性劑：使用少量就能使表面或者界面的性質(zhì)（表面活性劑：使用少量就能使表面或者界面的性質(zhì)（如乳化、增溶、分散和潤濕等）發(fā)生顯著如乳化、增溶、分散和潤濕等）發(fā)生顯著(xinzh)變變化的物質(zhì)化的物質(zhì)第50頁/共122頁第五十一頁，共122頁。空氣液體液體中分子(fnz)受力狀態(tài)示意圖表面(biomin)活性劑分子第51頁/共122頁第五十二頁，共122頁。n反膠束和膠束膠束膠束反膠束反膠束

15、水水第52頁/共122頁第五十三頁，共122頁。強化粉碎過程強化粉碎過程提高提高(t go)(t go)粉體成型性能粉體成型性能增加瘠性粉料的可塑性增加瘠性粉料的可塑性表面表面(biomin)(biomin)活性劑的作活性劑的作用：用：第53頁/共122頁第五十四頁，共122頁。1 1 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓2 2 熔點和溶解度熔點和溶解度3 3 反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)(huxu fnyng)4 4 吸附與表面改性吸附與表面改性5 5 潤濕和相分布潤濕和相分布第54頁/共122頁第五十五頁，共122頁。4 粘附及其化學(xué)條件粘附及其化學(xué)條件第55頁/共

16、122頁第五十六頁，共122頁。沾濕沾濕(zhn sh)浸濕浸濕鋪展鋪展第56頁/共122頁第五十七頁，共122頁。SLv沾濕沾濕(zhn sh)過程過程 1）沾濕）沾濕(zhn sh)G=SL-LV -SV實質(zhì)實質(zhì)(shzh)：液體：液體在固體表面上的粘附在固體表面上的粘附G=SL-LV SV0液體和固體沾濕過程自發(fā)進行液體和固體沾濕過程自發(fā)進行第57頁/共122頁第五十八頁，共122頁。SVL浸濕過程浸濕過程(guchng)2）浸濕）浸濕SVSLSVSLG只有固體表面只有固體表面(biomin)(biomin)自由能比固自由能比固液界面自由能大時浸濕液界面自由能大時浸濕過程才能自發(fā)進行過程

17、才能自發(fā)進行第58頁/共122頁第五十九頁，共122頁。SVL液體液體(yt)在固體表面的鋪展在固體表面的鋪展3）鋪展）鋪展(pzhn)第59頁/共122頁第六十頁，共122頁。SVLVSLG第60頁/共122頁第六十一頁，共122頁。沾濕沾濕(zhn sh)浸濕浸濕鋪展鋪展注意注意:無外力作用無外力作用(wi l zu yn)從理論上判斷一個潤濕過從理論上判斷一個潤濕過程是否能夠自發(fā)進行。程是否能夠自發(fā)進行。實際上困難。實際上困難。第61頁/共122頁第六十二頁，共122頁。SVLSVLVSL液滴在固體液滴在固體(gt)表面的接觸角表面的接觸角第62頁/共122頁第六十三頁，共122頁。co

18、sLVSLSVLVSLSVcos第63頁/共122頁第六十四頁，共122頁。0)cos1 (LVaGW01800Wa0cosLViGW0900Wi鋪展鋪展(pzhn)： 其中，其中，=0或不存在，或不存在，S0 。 判斷一種液體對一種固體的潤濕性能。判斷一種液體對一種固體的潤濕性能。) 1(cosLVGS第64頁/共122頁第六十五頁，共122頁。SVLS沾濕沾濕(zhn sh)浸濕浸濕鋪展鋪展(pzhn)固體進入液體固體進入液體(yt)過程過程第65頁/共122頁第六十六頁，共122頁。第66頁/共122頁第六十七頁，共122頁。cos)(LVSLSVrLVSLSVr)(coscoscosr

19、第67頁/共122頁第六十八頁，共122頁。ABSLVCDSLVCDnBA(a)(b)第68頁/共122頁第六十九頁，共122頁。第69頁/共122頁第七十頁，共122頁。SLLSVSLSVSSLSLSVdAxxdA)()()(221121)()(221121LSVSLSVSSLSVxx第70頁/共122頁第七十一頁，共122頁。2211coscoscosxxc第71頁/共122頁第七十二頁，共122頁。SVSOLVSLSO)(cosLVSLSVcos吸附吸附(xf)膜膜的存在使接的存在使接觸角增大，觸角增大，阻礙液體鋪阻礙液體鋪展展第72頁/共122頁第七十三頁，共122頁。第73頁/共12

20、2頁第七十四頁，共122頁。第74頁/共122頁第七十五頁，共122頁。SLSVLVFcos第75頁/共122頁第七十六頁，共122頁。第76頁/共122頁第七十七頁，共122頁。SLLVSVV拉開拉開(l ki)(l ki)固固- -液界面液界面固固- -液界面液界面(jimin)(jimin)消失消失新增固新增固- -氣界面氣界面(jimin)(jimin)新增液新增液- -氣界面氣界面(jimin)(jimin)第77頁/共122頁第七十八頁，共122頁。SLLVSVW第78頁/共122頁第七十九頁，共122頁。第79頁/共122頁第八十頁，共122頁。第80頁/共122頁第八十一頁，共

21、122頁。第81頁/共122頁第八十二頁，共122頁。固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒SVSVSS固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒SLSLSS5 5 潤濕潤濕(rn sh)(rn sh)和相分布和相分布第82頁/共122頁第八十三頁，共122頁。固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒SVSVSS固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒固態(tài)晶粒SLSLSS2cos2sssv2cos2slssslss212cos第83頁/共122頁第八十四頁，共122頁。012cos2slss即液相穿過晶界，晶粒完全被液相分隔浸潤即液相穿過晶界，晶粒完全被液相分隔浸潤(jnrn)，晶粒成孤島狀分布在液相中晶粒成孤島狀分布在液相中三個晶

22、粒交界處形成三個晶粒交界處形成(xngchng)(xngchng)孤島狀孤島狀液滴液滴( (不潤濕不潤濕) )120212cos1slss60232cos3slss液相沿晶界滲開，在三個晶粒交界處，液相形液相沿晶界滲開，在三個晶粒交界處，液相形成三角棱柱體。（潤濕）成三角棱柱體。（潤濕）第84頁/共122頁第八十五頁，共122頁。面角面角與潤濕與潤濕(rn sh)關(guān)系關(guān)系 潤濕性潤濕性相分布相分布120不不(A)孤立液滴孤立液滴12060局部局部(B)開始滲透晶界開始滲透晶界210全潤濕全潤濕(D)浸濕整個材料浸濕整個材料SLSS2cos21312321323第85頁/共122頁第八十六頁，共

23、122頁。1 1 飽和蒸氣飽和蒸氣(zhn(zhn q) q)壓壓2 2 熔點和溶解度熔點和溶解度3 3 反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)能力及表面化學(xué)反應(yīng)4 4 吸附與表面改性吸附與表面改性5 5 潤濕和相分布潤濕和相分布第86頁/共122頁第八十七頁，共122頁。1.1.表面能表面能2.2.固體表面結(jié)構(gòu)固體表面結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)3.3.表面性質(zhì)表面性質(zhì)4.4.晶界晶界 第87頁/共122頁第八十八頁，共122頁。晶界：凡結(jié)構(gòu)相同而取晶界：凡結(jié)構(gòu)相同而取向向(q xin(q xin) )不同的不同的晶體相互接觸，其接觸晶體相互接觸，其接觸界面稱為晶界。界面稱為晶界。相界面（界面）：相鄰相

24、界面（界面）：相鄰晶粒位向、結(jié)構(gòu)、組成晶粒位向、結(jié)構(gòu)、組成不同，即它們代表不同不同，即它們代表不同的兩相。的兩相。第88頁/共122頁第八十九頁，共122頁。第89頁/共122頁第九十頁，共122頁。第90頁/共122頁第九十一頁，共122頁。第91頁/共122頁第九十二頁，共122頁。第92頁/共122頁第九十三頁，共122頁。1.1.熱敏陶瓷熱敏陶瓷(toc)(toc)2.2.壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)(toc)3.3.氣敏性陶瓷氣敏性陶瓷(toc)(toc)4.4.壓電陶瓷壓電陶瓷(toc)(toc)4 功能功能(gngnng)陶瓷陶瓷1.1.壓電壓電2.2.熱電熱電3.3.鐵電鐵電4.

25、4.壓磁壓磁5.5.鐵磁鐵磁6.6.氣敏氣敏7.7.壓敏壓敏8.8.熱敏熱敏第93頁/共122頁第九十四頁，共122頁。1.1.熱敏陶瓷熱敏陶瓷(toc)(toc)第94頁/共122頁第九十五頁，共122頁。1.1.熱敏陶瓷熱敏陶瓷(toc)(toc)熱敏陶瓷：電阻值會隨著本體溫度熱敏陶瓷：電阻值會隨著本體溫度(wnd)(wnd)的變化呈現(xiàn)出階躍性的變化。的變化呈現(xiàn)出階躍性的變化。按照溫度按照溫度(wnd)(wnd)系數(shù)的不同分為系數(shù)的不同分為: : 正溫度正溫度(wnd)(wnd)系數(shù)系數(shù)(PTC)(PTC)：溫度：溫度(wnd)(wnd)越高越高, ,電阻值越大電阻值越大. . 負(fù)溫度負(fù)溫

26、度(wnd)(wnd)系數(shù)系數(shù)(NTC)(NTC)：溫度：溫度(wnd)(wnd)越高越高, ,電阻值越小電阻值越小. . 第95頁/共122頁第九十六頁，共122頁。BaTiO3 PTC陶瓷陶瓷(toc)晶粒和晶界的電性能決定晶粒和晶界的電性能決定(judng)晶粒晶粒晶界晶界充分半導(dǎo)體化充分半導(dǎo)體化充分半導(dǎo)體化充分半導(dǎo)體化充分半導(dǎo)體化充分半導(dǎo)體化充分絕緣化充分絕緣化充分半導(dǎo)體化充分半導(dǎo)體化適當(dāng)絕緣性適當(dāng)絕緣性燒成溫度燒成溫度(wnd)和燒成氣氛和燒成氣氛高電容高電容量陶瓷量陶瓷電容器電容器第96頁/共122頁第九十七頁，共122頁。BaTiO3 PTC陶瓷陶瓷(toc)晶粒充分半導(dǎo)體化：采

27、用晶粒充分半導(dǎo)體化：采用(ciyng)施主摻施主摻雜半導(dǎo)體化技術(shù)雜半導(dǎo)體化技術(shù)晶界適當(dāng)?shù)碾娊^緣性：氧化氣氛燒結(jié)晶界適當(dāng)?shù)碾娊^緣性：氧化氣氛燒結(jié)混入混入(hn r)Cu, Ti, Mn等等過高溫度，過長時間燒結(jié)過高溫度，過長時間燒結(jié)晶界的金屬氧化物充分氧化晶界的金屬氧化物充分氧化邊界層電容器邊界層電容器第97頁/共122頁第九十八頁，共122頁。BaTiO3 PTC陶瓷陶瓷(toc)Heywang理論理論(lln)：空間電荷區(qū)：空間電荷區(qū)Jonker理論理論(lln)：鐵電補償：鐵電補償Daniels理論理論(lln)：邊界層：邊界層第98頁/共122頁第九十九頁，共122頁。1.1.熱敏陶瓷熱

28、敏陶瓷(toc)(toc)2.2.壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)(toc)3.3.氣敏性陶瓷氣敏性陶瓷(toc)(toc)4.4.壓電陶瓷壓電陶瓷(toc)(toc)4 4 功能功能(gngnng)(gngnng)陶瓷陶瓷1.1.壓電壓電2.2.熱電熱電3.3.鐵電鐵電4.4.壓磁壓磁5.5.鐵磁鐵磁6.6.氣敏氣敏7.7.壓敏壓敏8.8.熱敏熱敏第99頁/共122頁第一百頁，共122頁。2.2.壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)(toc)歐姆定律：歐姆定律：I=V/R()VIc1-ZnO壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)2-SiC壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)3-線性電阻線性電阻過壓保護：過壓保護：大氣大氣(dq)

29、過壓保護過壓保護操作過壓保護操作過壓保護第100頁/共122頁第一百零一頁，共122頁。被保護設(shè)備被保護設(shè)備V1-ZnO壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)2-SiC壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)3-線性電阻線性電阻壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)主要有主要有SiC和和ZnO兩大類，兩大類， ZnO壓敏特性優(yōu)于壓敏特性優(yōu)于SiC 。第101頁/共122頁第一百零二頁，共122頁。ZnO晶粒晶界層電極(dinj)第102頁/共122頁第一百零三頁，共122頁。1.1.熱敏陶瓷熱敏陶瓷(toc)(toc)2.2.壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)(toc)3.3.氣敏性陶瓷氣敏性陶瓷(toc)(toc)4.4.壓電陶瓷壓電陶

30、瓷(toc)(toc)1.1.壓電壓電2.2.熱電熱電3.3.鐵電鐵電4.4.壓磁壓磁5.5.鐵磁鐵磁6.6.氣敏氣敏7.7.壓敏壓敏8.8.熱敏熱敏4 4 功能功能(gngnng)(gngnng)陶瓷陶瓷第103頁/共122頁第一百零四頁，共122頁。3.3.氣敏性陶瓷氣敏性陶瓷(toc)(toc) 各種可燃氣體(qt)、易爆氣體(qt)、有毒及惡臭氣體(qt)CO濃度達0.81.15ml/L，呼吸急促，脈搏加快(ji kui)，甚至?xí)炟实菴O濃度達1.84ml/L：有在幾分鐘內(nèi)死亡的危險對這些氣體進行快速而準(zhǔn)確快速而準(zhǔn)確的檢測、監(jiān)視、報警就成為十分重要的問題。第104頁/共122頁第一百零

31、五頁，共122頁。p p型半導(dǎo)體材料型半導(dǎo)體材料(cilio)(cilio)n n型半導(dǎo)體材料型半導(dǎo)體材料(cilio)(cilio)*21( )22OOOO gVe.*21( )2OCoO gOVh第105頁/共122頁第一百零六頁，共122頁。Pt wireOxide coatingHeating wireAu electrode第106頁/共122頁第一百零七頁，共122頁。p p型半導(dǎo)體材料型半導(dǎo)體材料(cilio)(cilio).*21( )2OCoO gOVh吸附吸附(xf)還原性氣體：電阻值增加還原性氣體：電阻值增加吸附吸附(xf)氧化性氣體：電阻值減少氧化性氣體：電阻值減少第1

32、07頁/共122頁第一百零八頁，共122頁。n n型半導(dǎo)體材料型半導(dǎo)體材料(cilio)(cilio)在檢測到甲烷(ji wn)、一氧化碳、天然氣、煤氣、液化石油氣、乙烷、氫氣等氣體時，其電阻值將減小 吸附吸附(xf)還原性氣體：電阻值減還原性氣體：電阻值減少少吸附吸附(xf)氧化性氣體：電阻值增氧化性氣體：電阻值增加加*21( )22OOOO gVe第108頁/共122頁第一百零九頁，共122頁。 工作原理：元件表面的氣體吸附工作原理：元件表面的氣體吸附(xf)(xf)和隨之產(chǎn)生的元件電導(dǎo)率變化和隨之產(chǎn)生的元件電導(dǎo)率變化。 按材料成分分為金屬氧化物系列（按材料成分分為金屬氧化物系列（SnO2

33、、ZnO、Fe2O3、ZrO2)和復(fù)合和復(fù)合(fh)氧化物系列氧化物系列(通式為通式為ABO3)。 第109頁/共122頁第一百一十頁，共122頁。 SnO2 氣敏性陶瓷氣敏性陶瓷(toc) 混合混合(hnh) 成型成型 干燥干燥 燒成燒成添加劑添加劑干壓或注漿干壓或注漿還原氣氛還原氣氛(qfn)氧化氣氛氧化氣氛(qfn)*21( )22OOOO gVe第110頁/共122頁第一百一十一頁，共122頁。1.1.熱敏陶瓷熱敏陶瓷(toc)(toc)2.2.壓敏陶瓷壓敏陶瓷(toc)(toc)3.3.氣敏性陶瓷氣敏性陶瓷(toc)(toc)4.4.壓電陶瓷壓電陶瓷(toc)(toc)1.1.壓電壓

34、電2.2.熱電熱電3.3.鐵電鐵電4.4.壓磁壓磁5.5.鐵磁鐵磁6.6.氣敏氣敏7.7.壓敏壓敏8.8.熱敏熱敏4 4 功能功能(gngnng)(gngnng)陶瓷陶瓷第111頁/共122頁第一百一十二頁，共122頁。壓電效應(yīng)：擠壓或拉伸時，材料的兩端會產(chǎn)生壓電效應(yīng)：擠壓或拉伸時，材料的兩端會產(chǎn)生(chnshng)不同的電荷。不同的電荷。正（順）壓電效應(yīng)正（順）壓電效應(yīng)(y din xio yng)(y din xio yng)示意圖示意圖4.4.壓電陶瓷壓電陶瓷(toc)(toc)第112頁/共122頁第一百一十三頁，共122頁。第113頁/共122頁第一百一十四頁，共122頁。正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)(y din xio yng)示意示意圖圖- - - - - - - - - - 極 化極 化 ( j hu)方向方向極化方向極化方向- - - - - - - - - - 第114頁/共122頁第一百一十五頁，共122頁。壓電陶瓷壓電陶瓷(toc)(toc)的極化的極化 (a)(a)未極化未極化(j (j hu)hu)(b)(b)電極化電極化 電場電場(din chng) 方向方向第115頁/共122頁第一百一十六頁，共122頁。1.鈦酸鋇（鈦酸鋇（BaTiO3）壓電陶瓷）壓電陶瓷 由碳酸鋇（