电功能材料
电子功能材料
什么是电子功能材料？定义1：所谓电子功能材料，是以发挥其物理性能（如电、磁、光、声、热等）或物理与物理性能之间、力学与物理性能之间、化学与物理性能之间相互转换的特性为主而主要用于电子信息工业的材料定义2：根据在器件中所起的作用，可将电子功能材料定义为：凡具有能量与信息的发射、吸收、转换、传输、存储、控制与处理功能特性之一或者是直接参与保障这些功能特性顺利发挥而主要用于电子信息工业的材料。
定义3：具有某种功能效应的材料。
功能效应是指材料的光、电、磁、热、声等物理特性以及这些物理特性参量之间的相互耦合（转换）效应。
有哪些电子功能材料？1.按电子材料的用途分类，通常把电子材料分为结构电子材料[能承受一定压力和重力，并能保持尺寸和大部分力学性质（强度、硬度及韧性等）稳定的一类材料]和功能电子材料[指除强度性能外，还有其特殊功能，如能实现光、电、磁、热、力等不同形式的交互作用和转换的材料；在应用中，主要是其功能而不是机械力学性能] 2.按组成分类，从化学作用的角度，可以将电子材料分为无机电子材料[又可分为金属材料（以金属键结合）和非金属材料（硅等元素半导体、金属的氧化物、碳化物、氮化物等，他们以离子键和共价键结合）]和有机（高分子材料）电子材料[主要是由碳、氢、氧、氮、氯、氟等组成的高分子材料，大部分是以共价键和分子键结合]电子功能材料有些什么作用？什么是标量、矢量及二阶张量？它们的下标数、分量数各为多少?无方向的物理量，称为标量（也称零阶张量）。
它们完全由给定的某一数值来确定；与方向有关的物理量，称为矢量（也称一阶张量）。
它们不仅有大小，而且有一定的方向；n维空间n*n的矩阵即二阶张量。
下标数0、1、2.量数1、3、9.求和规则是什么？根据求和规则如何表示∑==31jjijiEDε)3,2,1(=i两个矢量之间的关系，如试证明矢量的变换定律与二阶张量的变换定律当某一项中有重复出现的下标时，则自动按该下标求和，因此，上式可表示为：D i=D DD D D (i, j =1,2,3) j——求和下标i——自由下标上式可按j展开，进而可写出Di的三个分量，则D i=εi1E1+εi2E2+εi3E3诺埃曼原则晶体物理性质的对称元素应当包含晶体的宏观对称元素（即点群的对称元素），也就是说，晶体物理性质的对称性可以高于晶体点群的对称性，但不能低于晶体点群的对称性，而至少二者是一致的。
第二章-电性功能材料
第一节
导电材料—导电材料
(1) 电阻与电阻率 导体的电阻材料与长度L成正比、与断面A成反比， 可表示为R=L/A，是物质固有的参数，指1m3(或1cm3) 材料的电阻，称为材料的电阻率，单位为· 或· m cm。 (2) 电阻温度系数 导体的电阻随温度的变化而变化。温度为T的电阻可 R R0 1 T T0 表示为 式中，R0为在基准温度T0的电阻, α为在基准温度T0的电阻 温度系数。一般金属导体的电阻随温度升高而增大。
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第二节
电阻和电热材料-线绕电阻材料
贵金属电阻合金线：接触电阻小，低噪，耐磨性好。 常用的贵金属电阻合金线包括铂基合金线、钯基合金 线、金基合金线和银基合金线。
用它们制成的电阻合金线具有良好的化学稳定性、热 稳定性和电性能。 主要用于制作精密线绕电阻器和电位器，以及一些高 性能的、长寿命的、特殊要求的线绕电阻器和电位器。
第一节
导电材料—厚膜导电材料
厚膜导电浆料：由导电相（又称功能相）、粘结相、 有机载体组成。导电相：贵金属、贱金属。
贵金属：如金、银-金以及银、铂、钯的二元或三元
合金。现在常用的浆料是含贵金属的厚膜导电材料浆 料。 特点：有很好的导电性，工艺简单，可在空气中烧成， 工艺敏感性差，重复性好， 导电膜性能稳定。 贱金属：常见的有铜、镍-硼、铝-硼等。 优点：电阻低、可焊件和抗焊溶性好、无离子迁移等。 缺点：工艺要求很高，老化性能不如贵金属好。
电场
5) 金属淀积在衬底上
4) 金属原子向衬底迁移.
衬底 阳极 (+)
溅射法：在离子能量合适的情况下，入射的离子将在与靶表面的 原子的碰撞过程中使后者溅射出来。这些被溅射出来的原子将带 有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现在衬 底上薄膜的沉积。
敏感功能材料02电功能材料
第二节 电功能材料
典型半导体材料分类及其应用
按组成分类
元素半导体
化合物半导体 固溶体半导体
固溶体半导体
元素半导体
化合物半导体
1. 元素半导体 元素半导体
本征半导体 杂质半导体
第二节 电功能材料
高纯度、无缺陷的 元素半导体（Si、Ge和 金刚石）。杂质浓度小 于10-9
本征半导体 共价键结构 示意图
能量比价带低的各能带一般都是满带，价带可以是满带， 也可以是导带 。
第二节 电功能材料
导体的能带中都有未被填满的价带，其导带与价 带之间的禁带非常窄，在室温下电子很容易获得 能量而跳跃至导带而导电；在外电场的作用下， 电子可由价带跃迁到导带，从而形成电流。
绝缘体的能带结构是满带与导带之间被一个较宽 的禁带所隔开，大约9eV左右，在常温下几乎很少 有电子可以被激发越过禁带，因此其电导率很低。
非金属导体材料主要用作耐腐蚀导体和导电 填料。
第二节 电功能材料
四、半导体材料
导电性能介于金属和绝缘 体之间；
（σ＝10-7～104） 具 有 负 的 电 阻 温 度 系 数 。 （导体具有正的电阻温度系数）
: 电阻随温度的变化率定义为电阻温度系数。 T
T
1 RT
dRT dT
为正值，表示随温度的升高电阻增加； 为负值，表示随温度的升高电阻减小；
左右
温度传感器
②适当波长的光照可以改变半导体的导电能力(光电效应)
如在绝缘衬底上制备的硫化镉(CdS)薄膜，无光照时的暗电阻为几十
MΩ，当受光照后电阻值可以下降为几十KΩ
光电式传感器
③半导体的导电能力还随电场、磁场等的作用而改变(霍尔效
应等)
电场/磁传感器
电功能材料
电功能材料
电功能材料是指能够改变、存储、转化和传输电能的特殊材料。
它们具有特殊的电学性能和能够响应电压试验的特点，可以广泛应用于电子器件、电力工程、通信技术等领域。
常见的电功能材料包括导体、绝缘体和半导体。
导体是一种能够传导电流的材料，如金属和合金。
金属具有良好的导电性能，能够传递电流并且很少损失能量。
绝缘体是指在常温下电阻极高的材料，如塑料和橡胶。
绝缘体能够有效地阻止电流的流动，用于隔离导体以保证电路的安全性。
半导体是介于导体和绝缘体之间的材料，如硅和锗。
由于其特殊的电学性质，半导体能够通过控制外加电场或电流来调节其电子的运动，从而实现信息的存储和处理。
除了这些基本的电功能材料之外，还有一些具有特殊性能的电功能材料被广泛应用于电子元件的制造。
例如，铁磁材料具有强大的磁性，可以用来制造电动机、发电机和变压器的磁芯。
超导材料是指在低温下电阻为零的材料，具有极高的电导率和能量传输效率，被用于制造超导磁体和超导电缆。
压电材料是一种能够在受到外力作用时发生形变并产生电荷的材料，用于制造压电陶瓷传感器和驱动器件。
光敏材料是能够吸收光能并将其转化为电能的材料，可用于制造太阳能电池板和光电导器件。
电功能材料在现代社会的电子技术、能源技术和通信技术中发挥着重要的作用。
它们不仅为我们提供了便利的生活方式，还为工业生产和社会发展带来了巨大的变革。
随着科学技术的不
断进步，电功能材料的性能和应用领域还将不断扩大，为人们创造更多的便利和机遇。
电学功能材料
电学功能材料
电学功能材料是一类具有特殊电学性能和功能的材料，广泛应用于电子设备、能源存储与转换、传感器、光电器件等领域。
常见的电学功能材料包括：
1. 导电材料：具有良好电导性能的材料，如金属、导电聚合物、导电油墨等。
2. 绝缘材料：具有较高绝缘性能的材料，如绝缘胶、绝缘薄膜等，用于电气绝缘和电子器件的包装。
3. 半导体材料：介于导体和绝缘体之间的材料，可用于制造晶体管、光电器件等。
4. 电介质材料：具有良好绝缘性能和电容特性的材料，广泛应用于电容器、电压传感器等。
5. 磁性材料：具有磁性的材料，可用于制造电感元件、磁存储器等。
6. 力敏材料：能够将受力变化转化为电信号的材料，如压电材料、应变传感器等。
7. 光电材料：具有光电转换功能的材料，如光电导体、光电探测器等，用于光电器件和光电子技术。
电学功能材料的研究和开发不断推动着电子科技的进步，为新型电子器件和技术的发展提供了重要的基础材料。
随着科技的不断进步，新型的电学功能材料也会不断涌现，为电子领域的发展带来更多的可能性。
压电功能晶体材料
压电功能晶体材料
1.铁电陶瓷材料：铁电陶瓷材料是一种具有自发极化的陶瓷
材料，在外加压力下，会产生极化变化，从而产生电荷和电位差。
常见的铁电陶瓷材料有铅锆钛酸钠（PZT）、钙钛矿型压
电陶瓷（PMNPT）等。
这些材料具有优良的压电性能，广泛应用于超声波传感器、声波发生器、多轴高精度运动控制系统等
领域。
2.压电聚合物材料：压电聚合物材料是一种相对较新的材料，其具有较高的柔韧性和易加工性。
压电聚合物材料可以通过控
制化学结构和导电填充物来调节其压电性能。
由于其良好的可
塑性，压电聚合物材料广泛应用于传感器、人体工程学器件、
人体医学等领域。
3.压电单晶材料：压电单晶材料是指晶体结构中只有一个晶
体方向与外界力的作用方向平行的材料。
常见的压电单晶材料
有晶体硅、晶体石英等。
这些材料具有良好的压电性能、稳定
性和温度特性，并且可实现高压电耦合系数。
压电单晶材料广
泛用于高精度传感器、声波滤波器、超声成像等领域。
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电功能材料概述摘要：本文重点介绍了电功能材料的分类以及超导材料、导电高分子材料和半导体材料的特性、制备和前景等。
介绍了电功能材料的工程价值和研究电功能材料的意义。
关键词：电功能材料；超导材料；导电高分子；半导材料1 电功能材料的分类:电功能材料包括导电材料、介电材料、压电材料和光电材料等。
导电材料又包括导体材料、半导体材料、超导材料。
导电材料有金属材料(如银、铜)、合金材料(如镍铬合金)、无机非金属材料(如石墨)、导电高分子材料(如聚苯胺、聚乙炔)。
超导材料有元素超导体(如Rh、W、Mo、Nb等)、合金和化合物超导体(如钡亿氧铜、NiTi等)、有机高分子超导体(如聚氮化硫)。
介电材料又叫电介质，是具有电极化特征的材料，材料在电场作用下对外表现出极化强度，极化强度越大，材料的介电常数越大。
介电常数是反映材料贮存电荷能力大小的一个参数。
如制作电容器的材料就属于这一类。
例如BaTio：、Ta，Oj、聚乙烯等。
压电材料是指具有压电效应的材料。
压电效应是指没有对称中心的材料受到机械应力作用处于应变状态时，材料内部会引起电极化的现象。
利用压电材料可以制成各种传感器、扬声器、超声探测仪等。
例如铁酸钡陶瓷、聚偏二氟乙烯等。
光电材料是受光照射后，电导率急剧上升的一种材料。
例如CdS陶瓷、ZnU、PbO、聚从乙烯基昧陛(PNVC)在一定条件下都能表现出光导电性，它们可以用于太阳能利用、静电复印等领域。
本篇文章主要介绍超导材料、导电高分材料和半导体材料。
2 超导材料:材料在一定条件下，电阻消失为零的状态称为超导态。
此时磁力线不能进入超导态材料内部，导体呈完全抗磁性。
超导材料从正常的电阻态过渡到超导态(零电阻态)的转变称为正常超导转变，转变时的温度Tc称为超导体的临界温度。
显然Tc越高，超导体才越具有应用价值。
除温度外，足够强的磁场也能破坏超导态。
从超导态转变为正常态的最小磁场Hc(T)叫做该温度下超导体的临界磁场。
如果施加磁场给正处于超导态的超导体，当磁场大于Hc(T)时，会破坏超导态，使电阻恢复正常。
功能材料-2.电性材料
VS
电子信息产业
随着电子信息产业的快速发展，电性材料 在集成电路、微电子器件、光电子器件等 领域的应用越来越广泛。新型电性材料如 柔性电子材料等在可穿戴设备和智能传感 器等领域也具有广阔的应用前景。
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电性材料在新能源领域的应用拓展
01 02
太阳能电池
电性材料在太阳能电池中发挥着重要作用，如硅基太阳能电池中的n型 和p型半导体材料。随着技术的进步，新型太阳能电池如钙钛矿太阳能 电池等也在快速发展。
风力发电
风力发电机中的发电机和变压器等组件需要使用高性能的电性材料，以 提高发电效率和稳定性。
03
储能技术
调控。
分类
总结词
电性材料可以根据其导电性质的不同分为导体、绝缘 体和半导体。
详细描述
根据导电性质的不同，电性材料可以分为导体、绝缘体 和半导体。导体是指那些具有高导电性的材料，如金属 和某些合金，它们在电子设备中用作导线和电极。绝缘 体是指那些几乎不导电的材料，如玻璃、塑料和陶瓷， 它们在电子设备中用作绝缘层和封装材料。半导体是指 那些导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，如硅、锗 和某些化合物，它们是制造集成电路、太阳能电池和电 子器件的主要材料。
04
电性材料的未来发展
高性能电性材料的研究与开发
新型导体材料
纳米材料
新型导体材料如石墨烯、碳纳米管等 具有高导电性能和轻质特性，可用于 制造高效能电子器件和集成电路。
纳米材料具有独特的物理和化学性质， 可用于制造高效能传感器、太阳能电 池和生物医学器件等。
超导材料
超导材料在低温下具有零电阻特性， 可用于电力传输和磁悬浮等领域。目 前，研究人员正在探索高温超导材料 的开发，以降低应用成本。
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电功能材料
电功能材料是指具有特殊电学性能的材料，能够在电场、磁场或光场的作用下发挥出特殊的功能。
电功能材料广泛应用于电子器件、光电器件、能量存储和转换等领域。
1. 半导体材料：
半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的电导率，具有宽能隙和禁带。
它们可用于制作晶体管、二极管、太阳能电池等电子器件。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。
2. 铁磁材料：
铁磁材料是能够在外加磁场下形成强磁性的材料。
它们可用于制作电动机、传感器、磁记录等。
典型的铁磁材料有铁、钴、镍等。
3. 铁电材料：
铁电材料是具有永久电偶极矩的材料，能够在外电场作用下产生电极化现象。
它们可用于制作压电陶瓷、声表面波器件、电容器等。
常见的铁电材料包括铁电单晶体、铁电陶瓷等。
4. 超导材料：
超导材料是在低温下具有零电阻和完全磁通排斥的材料。
它们可用于制造超导磁体、超导电缆等。
常见的超导材料有铌钛合金、铜氧化物等。
5. 电致变色材料：
电致变色材料是能够在电场作用下改变颜色的材料。
它们可用
于制作智能窗、电子墨水等。
常见的电致变色材料有氧化镉、氧化钨等。
6. 光电材料：
光电材料是具有特殊的光电特性的材料，包括光电转换、光电探测等。
它们可用于制作太阳能电池、光电转化器等。
常见的光电材料有硒化镉、硅、镓砷化物等。
7. 锂离子电池材料：
锂离子电池材料是能够在充放电过程中嵌入锂离子的材料。
它们可用于制造锂电池、电动车、移动设备等。
常见的锂离子电池材料有锂铁磷酸盐、锰酸锂等。
总之，电功能材料的不同种类可以满足各种不同的应用需求，推动了电子技术、能源技术和信息技术的发展。
在未来，随着新材料的诞生和应用的扩大，电功能材料将继续发挥重要的作用，推动科学技术的进步。