22-工程材料的物化性能及對比(完整版)
【正文】 家 1936 ~ 1927~ 1936~ 發(fā)現(xiàn)并發(fā)展了導(dǎo)電聚合物 諾貝爾化學(xué)獎獲得者 2022年 白川英樹 麥克迪爾米德 黑格 補充介紹 化工學(xué)院高分子 17 聚合物的電導(dǎo)性 ? 添加型 (復(fù)合型 ) ? 復(fù)合 加入 導(dǎo)電材料 粒子 ，形成復(fù)合材料 成本稍低，可以滿足各種成型要求，是一類已被廣泛應(yīng)用的功能性高分子材料 ? 結(jié)構(gòu)型 ? 摻雜 在聚合物上 去掉或增加電子 氧化摻雜 :用鹵素?fù)诫s 還原摻雜 :用堿金屬進行 結(jié)構(gòu)型材料合成工藝較復(fù)雜，成本較高，目前價格相當(dāng)昂貴，是一種真正意義的導(dǎo)電塑料 補充介紹 化工學(xué)院高分子 18 ?1977年， Heeger 、 MacDiarmid 和白川英樹、發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚乙炔薄膜用 Cl Br2或 I2蒸氣氧化后，其電導(dǎo)率可提高幾個數(shù)量級。 性能 了解哪些物理化學(xué)性能？ 化工學(xué)院高分子 2 材料的物理性能 材料的物理性質(zhì) 磁學(xué)性質(zhì) 光學(xué)性質(zhì) 電學(xué)性質(zhì) ?導(dǎo)電性 ?絕緣性 ?介電性 ?抗磁性 ?順磁性 ?鐵磁性 ?光反射 ?光折射 ?光學(xué)損耗 ?光透性 熱學(xué)性質(zhì) ?導(dǎo)熱性 ?熱膨脹 ?熱容 ?燃燒 化工學(xué)院高分子 3 電學(xué)性能 ?工業(yè)應(yīng)用 ? 導(dǎo)電材料 —— 導(dǎo)體、超導(dǎo)體 ? 電阻材料 —— 變阻器、電阻 ? 電熱材料 —— 電水壺 ? 熱電偶材料 —— 傳感器 ?科學(xué)理論研究 ? 電阻測量 —— 測定組織結(jié)構(gòu) 化工學(xué)院高分子 4 導(dǎo)電性的表征 電導(dǎo) — 真實 電荷 在電場作用下在介質(zhì)中的移動 表征材料導(dǎo)電性質(zhì)的物理量有： ? 電阻 R ? 電阻率 ? ? 電導(dǎo)率 σ ? 電阻溫度系數(shù) αt 化工學(xué)院高分子 5 電阻率和電導(dǎo)率 ?電阻率： 微觀水平上阻礙電流流動的度量。m1 ， (Ωcm－ 1） 補充介紹 化工學(xué)院高分子 19 補充介紹 導(dǎo)電聚合物的應(yīng)用 理想情況下，導(dǎo)電聚合物具有 金屬導(dǎo)電性 ，且重量輕、易加工、材料來源廣等特點 ? 用作 電極、電磁波屏蔽、抗靜電 材料等 ? 半導(dǎo)體器件和發(fā)光器件方面得應(yīng)用 聚合物電池、電致變色顯示器、場效應(yīng)管、 電化學(xué)傳感器、聚合物發(fā)光二極管 (LED) 化工學(xué)院高分子 20 材料的超導(dǎo)電性 ? 超導(dǎo)電性 —— 在一定低溫下材料突然失去電阻的現(xiàn)象 目前所能檢測到的最小電阻率為1027Ω ? 隨溫度降低， Hc將增加； ? Hc=Hc,0[1（ T/Tc)2] ? 臨界電流密度 Jc 保持超導(dǎo)狀態(tài)的最大輸入電流 (與 Tc 、 Hc相互關(guān)聯(lián)） 化工學(xué)院高分子 27 臨界溫度、臨界電流、臨界磁場強度與超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變曲線 化工學(xué)院高分子 28 材料的絕緣性 —— 擊穿強度 ? 電場中材料絕緣性被破壞。K) ? 熱容隨著溫度的變化而變化的 金屬與陶瓷的莫爾熱容與溫度的關(guān)系 化工學(xué)院高分子 41 熱膨脹 物體的體積隨溫度的上升而增大的現(xiàn)象 原子間相互作用勢能曲線 (a) 真實 (b) 假設(shè) 化工學(xué)院高分子 42 熱膨脹系數(shù) α ? 溫度上升 1K，單位長度的伸長量，單位 K1 ? 通常線膨脹系數(shù)隨溫度的升高而加大 室溫時各種材料的熱膨脹系數(shù) 材料 名稱 線膨脹系數(shù) 105/K1 材料名稱 線膨脹系數(shù) 105/K1 鋼 鋁 陶瓷 玻璃 ～ 1 金剛石 石墨 聚苯 乙烯 7 尼龍 10 聚乙烯 17 橡膠 20左右 化工學(xué)院高分子 43 熱傳遞 ? 熱傳遞方式 ? 熱傳導(dǎo) ? 熱輻射 ? 熱對流 ? 熱傳導(dǎo)是最基本的傳遞方式 ? 自由電子傳導(dǎo) — 金屬 ? 晶格振動的傳導(dǎo) — 有離子鍵和共價鍵的晶體 ? 分子的傳導(dǎo) — 有機物 舉例 化工學(xué)院高分子 44 熱導(dǎo)率 ? ? 定義： 單位溫度梯度 下， 單位時間 內(nèi)通過 單位垂直 面積 上的 熱量 ? ?= q/ (d T / d X) ? W. （ 瓦特 化工學(xué)院高分子 57 167。開 1 ） ? 金屬 ? ? 高 自由電子
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