功能陶瓷精品PPT课件

3.1 电介质陶瓷
3.1.2电介质陶瓷的性能及分类
1）电绝缘陶瓷
绝缘陶瓷中应用最广的氧化物是Al2O3，达90%以上， 机械强度高、绝缘性好、热导率小，耐腐蚀，——常用作 电子电路的基片。
半导体元件和电路对 材料的要求：高性能、 小体积；导热率大、密 度高、容易小型化。
3.1 电介质陶瓷
3.1.2电介质陶瓷的性能及分类
非氧化物陶瓷
是由金属的碳化物、氮化物、硅化物、硼化物和硫化 物等制造的陶瓷总称。
随着科学技术不断地发展，在结构材料领域，特别是 在耐热、耐高温结构材料领域中，希望开发出在氧化物陶 瓷和金属材料无法胜任的环境下使用的特种陶瓷。
在非氧化物陶瓷中，碳化物、氮化物作为结构材料备 受关注，其原因是这些材料的原子键类型大多是共价键， 具有较强的抗高温变形能力。
第四章 特种玻璃 第五章 人工晶体 第六章 无机纤维
第七章 薄膜材料 第八章 生物陶瓷 第九章 新能源材料 第十章 环境材料
第三章、功能陶瓷
功能陶瓷：在材料应用中，主要利用其非力学性能 时，则统称此类陶瓷材料为功能陶瓷材料。所谓非力 学性能，包括材料的电、磁、光、热、化学、核性能 和生物学等方面的性能。
3.1.1 电介质陶瓷的一般特性 3.1.2 电介质陶瓷的性能及分类 3.1.3 电介质陶瓷生产工艺、性能及应用 3.1.4 非铁电电容器陶瓷
3.1 电介质陶瓷
3.1.1电介质陶瓷的一般特性
1）电绝缘与极化 电介质陶瓷中的分子正负电荷彼此强烈地束缚，在弱 电场的作用下，虽然正电荷沿电场方向移动，负电荷逆 电场方向移动，但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成电 流，因而具有较高的体积电阻率，具有绝缘性。 由于电荷的移动，造成了正负电荷中心不重合，在电 介质陶瓷内部形成偶极距，产生了极化。
3.1 电介质陶瓷
3.1.2 电介质陶瓷的性能及分类
3）压电陶瓷 概念： 压电效应 、热释电效应、铁电效应
电介质陶瓷中的第三大类即为压电陶瓷：
压电陶瓷 热释电陶瓷 铁电陶瓷
介电体 压电体 热释电体
铁电体
3.1 电介质陶瓷
3.1.3 电介质陶瓷陶瓷生产工艺、性能及应用
1）电绝缘陶瓷的生产特点 电绝缘陶瓷的性能，主要强调三个方面，即高体积电
阻率、低介电常数和低介电损耗。除此之外，还要求具 有一定的机械强度。
陶瓷材料是晶相、玻璃相及气相组成的多相系统，其 电学性能主要取决于晶相和玻璃相的组成和结构，尤其 是晶界玻璃相中的杂质浓度较高，且在组织结构形成连 续相，所以陶瓷的电绝缘性和介电损耗性主要受玻璃相 的影响。
3.1 电介质陶瓷
3.1.1电介质陶瓷的一般特性
1）电绝缘与极化
静电场中介质的极化
Q Q0
C C0
r
3.1 电介质陶瓷
3.1.1电介质陶瓷的一般特性
2）极化的介电损耗 电介质陶瓷的另一特性是介电损耗。任何电介质在电 场作用下，总会或多或少的把部分电能转变成热能使介 质发热，在单位时间内因发热而消耗的能量称为损耗功 率或简称介电损耗。
A
绝缘陶瓷
电容器陶瓷
B
压电陶瓷
C 热释电陶瓷
D
铁电陶瓷
3.1 电介质陶瓷
3.1.2电介质陶瓷的性能及分类
1）电绝缘陶瓷 电绝缘陶瓷：是主要用于电子设备中作为安装、固 定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电子原 件及器件的陶瓷材料。具有以下性质：
a 高的体积电阻率， b 介电常数小， c 高频电场下的介电损耗要小， d 机械强度高 ， e 良好的化学稳定性
2.5 碳化物陶瓷
SiC陶瓷 B4C陶瓷 TiC陶瓷
2.6 氮化物陶瓷
氮化硅（Si3N4） 氮化硼（BN） 氮化铝（AlN） 氮化钛（TiN）
2.7 复合材料
碳纤维；硼纤维、 碳化硅纤维；晶须
一、陶瓷纤维、晶须的制备 二、纤维补强陶瓷复合材料 三、金属陶瓷
陶瓷增强陶瓷
绪论 第一章 特种陶瓷生产工艺原理 第二章 结构陶瓷 第三章 功能陶瓷
3.1 电介质陶瓷
电介质材料：从电性能的角度分类，可将固体材 料分为超导体、导体、半导体和绝缘体，绝缘体（ 材料）亦称电介质。
电介质陶瓷：指电阻率大于108Ω·m的陶瓷材料， 能承受较强的电场而不被击穿。
电介质陶瓷分类示意图
A
绝缘陶瓷பைடு நூலகம்
电容器陶瓷
B
压电陶瓷
C 热释电陶瓷
D
铁电陶瓷
3.1 电介质陶瓷
3.1 电介质陶瓷
3.1.2电介质陶瓷的性能及分类
2) 电容器陶瓷 用于制造电容器的陶瓷材料在性能上有如下要求：
① 介电常数应尽可能高。 ② 在高频、高温、高压以及其它恶劣环境下稳定可靠。 ③ 介质损耗角正切值小。 ④ 比体积电阻高于1010Ω.m，这样可保证在高温下工作。 ⑤ 高的介电强度，陶瓷电容器在高压和高功率条件下， 往往由于击穿而不能工作，因此提高它的耐压性能非常重 要。
2) 电容器陶瓷 根据陶瓷电容器所采用陶瓷材料的特点，电容器分为：
温度补偿， 温度稳定， 高介电常数 半导体系
若按制造这些陶瓷电容器的材料性质也可分为四大类。
3.1 电介质陶瓷
3.1.2电介质陶瓷的性能及分类
2) 电容器陶瓷 按制造这些陶瓷电容器的材料性质也可分为四大类：
第一类为非铁电电容器陶瓷，其特点是高频损耗小，在使 用的温度范围内介电常数随温度变化而呈线性变化。因此 又称热补偿电容器陶瓷。 第二类为铁电电容器陶瓷，其特点是介电常数呈非线性且 值高。又称强介电常数电容器陶瓷。 第三类为反铁电电容器陶瓷。 第四类为半导体电容器陶瓷。
功能陶瓷已在能源开发、空间技术、电子技术、传 感技术、激光技术、光电子技术、红外技术、生物技 术、环境科学等领域得到广泛的应用。
（功能陶瓷占整个特种陶瓷制品销售量的80%，而 电磁功能陶瓷又要占到功能陶瓷的80%以上。）
第三章、功能陶瓷
3.1 电介质陶瓷 3.2 铁电陶瓷 3.3 敏感陶瓷 3.4 导电陶瓷 3.5 超导陶瓷 3.6 磁性陶瓷 3.7 陶瓷的金属化和封接
tan '' '
3.1 电介质陶瓷
3.1.2电介质陶瓷的性能及分类
电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用，评价其特 性主要指标有体积电阻率、介电常数和介电损耗等参数。 根据这些参数的不同，可把电介质陶瓷分为：
电绝缘陶瓷（装置陶瓷） 电容器陶瓷
按性质分别称为压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷。
电介质陶瓷分类示意图