锂电负极有哪些核心性能指标负极材料的发展情况和趋势的概述锂电负极二十年复盘与展望 投资观点： 负极的技术指标众多，且难以兼顾。 负极材料有克容量、倍率性能、循环寿命、首次效率、压实密度、膨胀、比表面积等多项性能指标，且难以兼顾，如大颗粒的压实密度好、克容量高，但倍率性能不好；小颗粒反之。负极制造商需要通过优化生产工艺，提高材料的整体、综合性能。 凭借资源和工艺优势，用十年时间打败日本完成国产化。 目前主流的负极仍然是天然石墨和人造石墨，天然石墨是从黑龙江、青岛的矿山采矿并经过浮选、球形化、表面包覆制成，人造石墨则是以石油或煤化工的副产物煤焦油沥青或减压渣油为原料，经延迟焦化制成针状焦，并经过造粒、石墨化制成。2000年之前，负极行业全部掌握在日本企业手中，之后经过贝特瑞（首家掌握天然鳞片石墨的球形化技术，还掌控上游的矿山和浮选）、上海杉杉（国产化CMS打败日本大阪煤气、05年首创FSN-1之后十年都是行业模仿抄袭的对象）、江西紫宸（G1系列高各向同性、极低的膨胀，实现FSN-1之后的又一次突破）三家企业长时间的努力，目前日本企业的占有率仅剩三成左右。人造石墨替代天然石墨仍是未来的趋势。 从供应链来看，国内动力电池基本全部使用循环、膨胀、倍率性能更优的人造石墨，国外动力电池（除松下外）则以价格低廉的天然石墨为主。消费电池方面也是天然石墨的用量更大，但以ATL为代表的软包电池和松下为代表的超高容量圆柱电池，则偏爱人造石墨。从未来的趋势来看，LG等日韩动力电池厂商将转向人造和天然混合的复合石墨，提高人造石墨的用量；消费电池中，软包和超高容量圆柱电池的渗透率也将持续提升，因此人造石墨仍将继续对天然石墨形成替代。 江西紫宸收入规模已超过上海杉杉成为国内第一人造石墨负极制造商，国际上也仅次于日立化成排名全球第二。市场普遍认为江西紫宸主要生产消费电池的负极材料，未来增长空间有限。但我们认为，消费电池虽然行业增长不快，但目前主要采用天然石墨，随着软包
无机材料最新研究进展 摘要 无机材料指由无机物单独或混合其他物质制成的材料，一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。本文介绍了无机材料分类、方法及最新研究进展。 关键词：无机材料、分类、方法、展望 前言 无机材料一般可以分为传统的和新型的无机材料两大类。传统的无机材料是指以二氧化硅及其硅酸盐化合物为主要成分制备的材料，因此又称硅酸盐材料。新型无机材料是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各种非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。无机材料根据不同用途其特性也不同。总体来说无机材料有耐高温、耐腐蚀、耐磨性好、强度高。有些材料导电性能好，有些材料光导性好，有些材料有自洁功能。由于无机材料的多样性并有着各色各样的性质，其应用也相当广泛并得到了人们足够的重视，尤其是近些年新型的新材料，引起了我们广大的兴趣。 新材料是发展高新技术的物质基础, 新材料及与其直接相关的研究领域, 如信息存储材料、微电子材料、生物材料、纳米材料、超导材料及高温电子学等, 在当今高新技术领域及未来技术中均占有重要地位。因此世界各国都给予高度重视, 很多国家把新材料的研究与开发列为关键技术。而在新材料中, 新型无机非金属材料又是特别活跃的领域, 在整个新材料中占据主要地位[1]。 1.无机材料分类 无机材料分为新型无机材料和传统无机材料。传统无机材料分为玻璃、水泥、陶瓷；新型无机材料分为高性能结构陶瓷、电子功能陶瓷材料、敏感功能(陶瓷)材料、光功能陶瓷材料、人工晶体、功能玻璃、催化及环保用陶瓷等。
1.1水泥 水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥的历史最早可追溯到5000年前的中国秦安大地湾人，他们铺设了类似现代水泥的地面。后来古罗马人在建筑中使用的石灰与火山灰的混合物，这种混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似。用它胶结碎石制成的混凝土，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，是建筑工业三大基本材料之一[2]。水泥行业中球磨工艺应用于两个生产环节，一个环节与火电行业相同，应用于磨制煤粉，为生产提供燃煤；另一个环节应用于将烧结成块的水泥熟料磨制成粉状，这一环节对于水泥企业的生产效率与产品品质起着至关重要的作用。近几年，由于固定资产投资增加，基础设施建设、房地产业的快速发展对水泥产量的拉动作用十分明显。在巨大的需求拉动下，水泥产量仍将保持较为稳定的增长。据相关数据统计，2012年水泥行业产量已达到21亿吨。 1.2陶瓷 陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。人们把一种陶土制作成的在专门的窑炉中高温烧制的物品叫陶瓷，陶瓷是陶器和瓷器的总称。陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。陶瓷的主要产区为景德镇、高安、丰城、萍乡、佛山、潮州、德化、醴陵、淄博等地。新型功能陶瓷材料是以电、磁、光、声、热、力学、化学和生物等信息的检测、转换、耦合、传输、处理和存储等功能为其特征的新型材料，已成为微电子技术、激光技术、光纤技术、传感技术以及奎间技术等现代高级技术发展不可替代的重要支撑性材料，在通信电子、自动控制、集成毫路、计算槐、信息处理等方嚣的应用墨益及。功熊陶瓷材料是电予材料中最重要的一个分支，其产值约占整个新型陶瓷产业产饭的70％。随着现代新技术的发展，功能陶瓷及其应用正向着高可靠、微型化、薄膜化、精细化、多功能、智能化、集成化、高性能、高功能和复合结构方向发展[3]。 1.3 玻璃 玻璃是无机非金属材料的又一重要产品, 它和我们的生活密切相关, 几乎每一个人都要接触和使用玻璃产品. 玻璃具有良好的光学和电学性能, 有较好的化
名词解释 1.应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 2.弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。 3.剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。 4.滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移. 5.屈服应力：当外力超过物理弹性极限，达到某一点后，在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力叫屈服应力。 6.塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性。 7.塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下，产生变形，外力移去后不能恢复的形变。 8.粘弹性：一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,可以同时变现出弹性和粘性，称为粘弹性. 9.滞弹性：弹性行为与时间有关，表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。 10.弛豫:施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。 11.蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。 12.应力场强度因子：反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量称为应力强度因子。它和裂纹尺寸、构件几何特征以及载荷有关。 13.断裂韧性：反映材料抗断性能的参数。 14.冲击韧性：指材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。 15.亚临界裂纹扩展：在低于材料断裂韧性的外加应力场强度作用下所发生的裂纹缓慢扩展称为亚临界裂纹扩展。 16.裂纹偏转增韧：在扩展裂纹剪短应力场中的增强体会导致裂纹发生偏转，从而干扰应力场，导致机体的应力强度降低，起到阻碍裂纹扩展的作用。 17.弥散增韧：在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料达到增韧的效果，称为弥散增韧。 18.相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成份在不同温度的相变，从而达到增韧的效果，称为相变增韧。 19.热容：分子热运动的能量随着温度而变化的一个物理量，定义为物体温度升高1K所需要的能量。 20.比热容：将1g质量的物体温度升高1K所需要增加的热量，简称比热。 21.热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。 热传导：当固体材料一端的温度笔另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端。22.热导率：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率。 23.热稳定性:指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称为抗热震性。 24.抗热冲击断裂性：材料抵抗温度急剧变化时瞬时断裂的性能。 25.抗热冲击损伤性：材料抵抗热冲击循环作用下缓慢破坏的性能。 26.热应力：材料热膨胀或收缩引起的内应力。 27.声频支振动：振动的质点中包含频率甚低的格波时，质点彼此间的位相差不
电化学工作站技术参数 1、仪器整体需为插板式设计，扩展槽至少3个，需配数据接口卡1个，提供4个外置设备 接口，连接大电流外置恒电位仪能做±8A充放电测试； 2、频率范围：10μHz～3MHz，模数分辨率不低于18 bit； 3、最大输出电流不低于±2.2 A；CV扫速范围：0.3 μV/s ~80 kV/s； 4、频率精度及频率分辨率至少达到0.0028%； 5、最高电流精度不低于0.05%； 6、测试阻抗精度：100 mΩ～10 MΩ/0.2%；1 mΩ～1 GΩ / 2%；30μΩ～1 GΩ/3%； 7、大电流外置恒电位仪调制输出频率范围不窄于10μHz-150KHz；输出功率不小于180W； 最大输出电流及电压不小于±8A，±18V；大电流外置恒电位仪必须可以驱动光源、控制光源强度、调制光谱； 8、外置光强计必须能实时检测样品被照射强度，能通过光强闭环控制系统实时反馈给大电 流外置恒电位仪对光源进行实时调节。 9、快速光强瞬态测试模块最高采样速率不低于16MHz（双通道），时间分辨率不超过60ns， 能用于快速光强瞬态测试，光电瞬态响应，电流遮断，电子寿命测试，载流子传输时间测试； 10、软件：具备交流阻抗测试，电荷提取测试，时间域测试，快速光强瞬态测试，动态调制光电压谱IMVS/光电流谱IMPS,光电流/光电压对快速变化光源的瞬态响应，斩光伏安测试。 11、配置要求： 除电化学工作站主机外还需有以下配件： ①大电流外置恒电位仪； ②光具座、外置光强计、光强放大反馈系统及光强闭环回路控制系统； ③快速瞬态记录仪； ④1000W/m^2 白光LED光源； ⑤340W/m^2 绿光LED光源。 12、需提供厂家宣传彩页或官网说明证明其投标响应参数的真实性。 13、技术服务要求 ①免费安装、现场培训，受训人员掌握仪器的基本原理、结构，达到独立操作和进行方法条件摸索开发的水平，能够对仪器进行日常维护。 ②厂家为用户免费保修至少一年，保修期自仪器验收合格之日起计算。 ③厂家接到用户维修申请后24小时内做出响应，并在三个工作日内派维修人员到现场维修。
RST5080F电化学工作站 技术指标、测试方法 一、技术指标： 1 仪器架构: 恒电位仪、恒电流仪、交流阻抗谱仪,F型 2 接地模式：可根据体系要求设置成实地模式或浮地模式 3 槽压: ±15V 4 电位扫描范围: ±12.8V 5 CV最小电位增量: 0.0125mV 6 电位控制精度：<±0.5mV 7 电位控制噪声： <0.01mV 8 电位上升时间: <0.25uS 9 电位测量零位: 自动校正 10 电位更新及阻抗采集速率: 10MHz 11 电位测量低通滤波器: 自动或手动设置 12 电位测量精度：满量程的0.1% 13 扫描速度: 0.000001V/S～20000V/S 14 参比电极输入阻抗//电容: >1013Ω// <10pF 15 最大恒电流输出：±0.5A 16 输入偏置电流: <0.1pA 17 电流测量分辨率: 电流量程的0.00076%，最小0.2fA 18 电流测量零位: 自动校正 19 电流测量量程: 1pA～0.5A(共25档） 20 前置放大倍数: 5×10×100 21 电流测量最高灵敏度: 1×10-12A/V 22 电流测量精度：满量程的0.1% 23 电流测量低通滤波器: 自动或手动设置 24 方波伏安法频率 1Hz~100kHz 25 交流伏安法频率 0.1Hz~10kHz 26 SHACV频率 0.1Hz~5KHz 27 交流阻抗谱频率: 0.00001Hz～1MHz（11个频段） 28 正弦波幅度: 0.01mV～2.3V 29 CA和CC脉冲宽度: 0.1mS~1200S 30 DPV脉冲宽度: 0.05mS～64S 31 IR降补偿：自动或手动设置（10Ω~1MΩ） 32 多阶跃循环次数： 1000次 33 限压反馈恒流换向时间: 0.1mS 34 电池全容量充电工步：激活、恒流、恒压、涓流
电位滴定仪技术要求 一、品牌型号： 1.品牌：瑞士梅特勒 2.型号：新超越系列T5 二、运行环境 1、电源电压：100～240VAC±10％；频率：50～60HZ；环境温度：5--40℃；相对空气湿度： 31℃时最大80％。 2、用途 用于各种电化学滴定分析，如酸碱滴定、络合滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定、电导滴定、恒pH滴定、永停滴定、容量法卡氏水分测定、库仑法卡氏水分测定，两相滴定（如表面活性剂类样品）、光度滴定，并能直接测量pH值、离子浓度、氧化还原电位、温度、电导率值、极化电压、极化电流、透光率和吸光率等 三、技术指标 1、仪器的硬件连接 ①滴定仪控制方式：分体式七英寸中文彩色触摸屏和中文电脑软件双通道控制，自由切换。 ②搅拌方式：同时具有磁力搅拌器和螺旋桨搅拌器2种，搅拌速度随意可调。 ③电极接口类型：两个智能电势（mV/pH）测量电极接口、极化电极接口，温度电极接口， 电导率电极接口，库仑法电解电极接口，标配Lims接口。 2、电势（mV/pH）测量电极 2.1 mV测量电极接口 ①测量范围：－2000mV～2000mV ②分辨率：0.1mV ③最大的可能误差：0.2mV 2.2 pH测量电极接口 ①测量范围：－26.0～40.0pH ②辨率：0.001pH ③最大的可能误差：0.003pH 3、极化电极接口（Upol） ①极化电压：0-2000mV（交流电，增量0.1mV）； ②测量范围：0-200μA；
③分辨率：0.1μA； ④误差范围：0.2μA； 4、极化电极接口（Ipol） ①极化电流：0-24μA（交流电，增量0.1μA）； ②测量范围：0-2000mV； ③分辨率：0.1mV； ④误差范围：2mV； 5、PT1000温度电解接口 ①测量范围：-20-130； ②分辨率：0.1℃； ③误差范围：0.2℃； 6、滴定仪主机可直接扩展电导率电极接口，实现电导率直接测量和电导率滴定。 ①测量范围：±2000m V； ②分辨率：0.1mV； ③误差范围：0.2mV； 7、滴定仪主机可直接扩展电解电极接口，实现库仑法水分测定和溴指数测定（电量法） ①库仑法水分测定电流范围：可选100、200、300、400mA或Auto ②溴指数测定电流范围：可选1、5、100、200、300、400mA或Auto 8、滴定管 & 滴定管驱动器 ①滴定管驱动器的分辨率：滴定管体积的1/20000（10mL滴定管为例：0.5uL） ②具备各种体积的滴定管（包括1毫升、5毫升、10毫升、20毫升） ③滴定管可以方便安装、拆除，无需工具进行操作 ④滴定管具有滴定剂（名称、浓度）自动识别（RFID）的功能，并支持热插拔，更换滴定 管无需重启仪器，即插即用。 ⑤滴定管驱动器工作类型：上推式滴定管驱动器，保证气泡能够完全排空，从而保证结果 的准确性 四、性能指标： 1、*使用彩色TFT触摸屏为控制终端，且彩色触摸屏不低于7寸，同时具备StatusLight TM （状态指示灯），通过红、黄、绿三种颜色有效指示滴定的工作状态 2、主机内置状态指示灯，且具有声音信号的喇叭； 3、*主机内置SmartSample阅读器，无需手动输入，直接把重量等信息传入主机，实现从 天平到滴定仪的高效安全的无线数据传输，避免抄写错误； 4、*具备全面的多级用户权限管理功能，并可设置指纹或密码保护 5、具备RS232，USB，以太网和PDF等输出方式，并可输出PDF，csv，XML等格式的数据 6、*具备多次标准加入法，可实现自动化的钠，钾，钙，硝酸根等离子的含量测定，内置
电化学工作站技术参数 一、主机与配置规格 1.测试通道配置数量：安装4个7 MHz电化学阻抗测试通道板； 2.通道测试功能：所有通道都具备电化学交流阻抗测试功能、循环伏安、电化学噪声、极化曲线、恒电位、恒电流、脉冲伏安、恒定加载放电、恒功率放电、电位滴定、电流滴定、恒电流充放电等测试功能； 3.浮地功能：4个通道全部具备； 二、测试通道的技术参数要求 1.★EIS电化学阻抗频率测试范围：50 μHz– 7 MHz（4个）； 2.EIS频率分辨率：<0.001%； 3.EIS电化学阻抗频率最高测试精度：<0.5%； 4.电流量程：不少于400 mA，可选配放大器升级到100 A以上； 5.施加电流分辨率：<0.006%； 6.电流测试精度：<0.1%； 7.测试电流分辨率：<0.004%； 8.工作电压：+/-10V； 9.电压测试精度：<0.1%； 10.带宽：8 MHz； 11.★数据采集速率：不少于800,000点/秒； 12.★电池正负极阻抗测试：4个通道都具备运行一次阻抗测试可同时测量工作电极对参比， 辅助电极对参比，工作电极对辅助电极的3个阻抗谱； 13.电池正负极电压记录：4个通道都具备一次实验，同时记录工作电极对参比，对电极对参 比，工作电极对对电极的电压值； 14.★无线控制：用户可通过WIFI网络控制仪器进行测试； 15.双恒电位：可以组建2套双恒电位仪，同时连接2套RRDE旋转环盘电极系统同步测量； 16.软件升级：支持每年升级一次新版本软件； 17.硬件升级：可升级到48 V高电压，120 A大电流； 三、售后服务 1年免费保修，免费上门安装培训与技术支持
无机材料物理性能考试试题及答案 一、填空（18） 1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。 3. TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构，并且内部结构单位能发生较大的转动。 4. 钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成，它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子 5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。 6. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。 8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。 9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 10.裂纹有三种扩展方式：张开型、滑开型、撕开型 11. 格波：晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波，或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波 二、名词解释(12) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。 电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去，因而电子可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。 平衡载流子和非平衡载流子：在一定温度下，半导体中由于热激发产生的载流子成为平衡载流子。由于施加外界条件(外加电压、光照)，人为地增加载流子数目，比热平衡载流子数目多的载流子称为非平衡载流子。 三、简答题（13） 1. 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？ 答：正是因为非长程有序，许多原子并不在势能曲线低谷；在高温下，有一些原子键比较弱，只需较小的应力就能使这些原子间的键断裂；原子跃迁附近的空隙位置，引起原子位移和重排。不需初始的屈服应力就能变形-----粘性流动。因此玻璃在高温时能变形。 2. 有关介质损耗描述的方法有哪些？其本质是否一致？ 答：损耗角正切、损耗因子、损耗角正切倒数、损耗功率、等效电导率、复介电常数的复项。多种方法对材料来说都涉及同一现象。即实际电介质的电流位相滞后理想电介质的电流位相。因此它们的本质是一致的。 3. 简述提高陶瓷材料抗热冲击断裂性能的措施。 答：(1) 提高材料的强度 f，减小弹性模量E。(2) 提高材料的热导率c。(3) 减小材料的热膨胀系数a。(4) 减小表面热传递系数h。(5) 减小产品的有效厚度rm。
一·辨析 1. 铁电体与铁磁体的定义和异同 答：铁电体是指在一定温度范围内具有自发极化，并且自发极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体。铁磁体是指具有铁磁性的物质。 2. 本征（固有离子）电导与杂质离子电导 答：本征电导是源于晶体点阵的基本离子的运动。这种离子自身随着热振动离开晶体形成热缺陷。这种热缺陷无论是离子或者空位都是带电的，因而都可作为离子电导载流子。显然固有电导在高温下特别显著；第二类是由固定较弱的离子的运动造成的，主要是杂质离子。杂质离子是弱联系离子，所以在较低温度下杂质电导表现显著。 相同点：二者的离子迁移率 和电导率 表达形式相同 不同点：a.本征离子电导载流子浓度与温度有关，而杂质离子电导载流子浓度与温度无关，仅决定于杂质的含量 B.由于杂质载流子的生成不需要提供额外的活化能，即他的活化能比在正常晶格上的活化能要低得多，因此其系数B 比本征电导低一些 C.低温部分有杂质电导决定，高温部分由本征电导决定，杂质越多，转折点越高 3. 离子电导和电子电导 答：携带电荷进行定向输送形成电流的带点质点称为载流子。载流子为离子或离子空位的为离子电导；载流子是电子或空穴的为电子电导 不同点：a.离子电导是载流子接力式移动，电子电导是载流子直达式移动 B.离子电导是一个电解过程，符合法拉第电解定律，会发生氧化还原反应，时间长了会对介质内部造成大量缺陷及破坏；而电子电导不会对材料造成破坏 C.离子电导产生很困难，但若有热缺陷则会容易很多；一般材料不会产生电子电导，一般通过掺杂形式形成能量上的自由电子 D.电子电导的电导率远大于离子电导（原因：1.当温度升高时，晶体内的离子振动加剧，对电子产生散射，自由电子或电子空穴的数量大大增加，总的效应还是使电子电导非线性地大大增加；2.在弱电场作用下，电子电导和温度成指数式关系，因此电导率的对数也和温度的倒数成直线关系；3.在强电场作用下，晶体的电子电导率与电场强度之间不符合欧姆定律，而是随场强增大，电导率有指数式增加 4.铁电体与反铁电体 答：铁电体是指在一定温度范围内具有自发极化，并且自发极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体；反铁电体是指晶体中相邻的离子沿反平行方向发生自发极化，宏观上自发极化为零且无电滞回线的材料 不同点：1.在反铁电体的晶格中，离子有自发极化，以偶极子形式存在，偶极子成对的按反平行方向排列，这两部分偶极子的偶极矩大小相等，方向相反；而在铁电体的晶格中，偶极子的极性是相同的，为平行排列 2.反铁电体具有双电滞回线，铁电体具有电滞回线 3.当外电场降至零时，反铁电体无剩余极化，铁电体存在剩余计 铁电体 铁磁体 自发极化 自发磁化 不含铁 含铁 电畴 磁畴 电滞回线 磁滞回线
高聚物的介电性能 介电性是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质，通常用介电常数和介电损耗来表示。 （1）介电极化 绝大多数高聚物是优良的电绝缘体，有高的电阻率，低介电损耗、高的耐高频性和高的击穿强度。但在外电场作用下，或多或少会引起价电子或原子核的相对位移，造成了电荷的重新分布，称为极化。主要有以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。前两种产生的偶极矩称诱导偶极矩，后一种为永久偶极矩的取向极化。 极化偶极矩（）的大小，与外电场强度（E）有关，比例系数称为分子极化率。 ＝E 按照极化机理不同，有电子极化率，原子极化率（上述两者合称变形极化率 ＝＋）和取向极化率。 ＝（为永久偶极矩） 因而对于极性分子＝＋＋ 对于非极性分子＝＋ 根据高聚物中各种基团的有效偶极矩，可以把高聚物按极性大小分为四类： 非极性：PE、PP、PTFE 弱极性：PS、NR 极性：PVC、PA、PVAc、PMMA 强极性：PVA、PET、PAN、酚醛树脂、氨基树脂 高聚物的有效偶极矩与所带基团的偶极矩不完全一致，结构对称性会导致偶极矩部分或全部相互抵消。 介电常数是表示高聚物极化程度的宏观物理量，它定义为介质电容器的电容C比真空电容器C0的电容增加的倍数。
式中：为极板上的原有电荷，为感应电荷。 介电常数的大小决定于感应电荷的大小，所以它反映介质贮存电能的能力。 宏观物理量与微观物理量之间的关系可以用Clausius-Mosotti方程给出： 摩尔极化度P＝（对非极性介质） ＝（对极性介质） （2）介电损耗 聚合物在交变电场中取向极化时，伴随着能量消耗，使介质本身发热，这种现象称为聚合物的介电损耗。 常用复数介电常数来同时表示介电常数和介电损耗两方面的性质： 为实部，即通常实验测得的； 为虚部，称介电损耗因素。 ＝+ ＝ 式中：为静电介电系数；为光频介电系数；为偶极的松弛时间。 介电损耗为＝，一般高聚物的介电损耗很少，＝10-2～10-4，与的关系可用Debye方程描述：
材料科学与工程学院本科课程教学大纲 一、课程基本信息 课程名称（中、英文）：无机材料物理性能properties of Inorganic Materials 课程号（代码）：301127020-01 课程类别：（必修课） 学时：32 学分：2 本课程要求的先修课程：大学物理，大学化学，材料科学与工程基础二、教学目的及要求 无机材料物理性能是材料学科一门重要的基础课，它从材料的组成、结构的角度阐述无机材料的物理性能及本质，包括力学、热学、电学、光学、磁学、以及压电、电光、声光等性能。这些性能基本上都是各个领域在研制和应用无机非金属材料中对材料提出的基本技术要求，在实际工作中具有重要的意义。 无机材料物理性能的研究方法可以分为两种：一种是经验方法，在大量获取实验数据的基础上，经过对数据的分析处理，整理为经验方程，来表示它们的函数关系；另一种是从机理着手，即从反映本质的基本关系，如原子、电子间的相互作用出发，按照性能的有关规律，建立物理模型，用数学方法求解，得到有关理论方程式。 通过教学，让学生掌握无机材料的关键物理性能及本质，以及无机材料物理性能的研究方法。 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并以下划线或*等方式注明 重点、难点） 具体内容及时间安排（按次）如下： 1．绪论及第一章无机材料的受力形变复习、课堂讨论1.1，1.2无机材料的应力、应变及弹性形变/ 1.3材料中晶相的塑性形变 1.4 粘性流动1.5无机材料的高温蠕变1.6无机材料的超塑性 2．第二章2.1 脆性断裂的现象复习、课堂讨论 2.1 Griffith微裂纹理论 理论结合强度 2.2 裂纹的起源与快速扩展 一、裂纹的起源 二、裂纹的快速扩展
RST5202F电化学工作站技术指标 一、RST5202F电化学工作站主要技术参数: 仪器架构：恒电位仪、恒电流仪、交流阻抗频谱仪 接地模式：可根据体系要求设置成实地模式或浮地模式 槽压：±15V 电位扫描范围：±12.8V CV最小电位增量：0.0125mV 电位控制精度：<±0.5mV 电位控制噪声：<0.01mV 电位上升时间：<0.00025mS 电位测量零位：自动校正 电位更新及阻抗采集速率：10MHz 电位测量低通滤波器：自动或手动设置 电位测量精度：满量程的0.1% 扫描速度：0.000001V/S～20000V/S 参比电极输入阻抗//电容：>1013Ω//<10pF 最大恒电流输出：±2A 输入偏置电流：<0.1pA 电流测量分辨率：电流量程的0.00076%，最小0.2fA 电流测量零位：自动校正 电流测量量程：1pA～2A(27档) 前置放大倍数：5×10×100 电流测量最高灵敏度：1×10-12A/V 电流测量精度：满量程的0.1% 电流测量低通滤波器：自动或手动设置 方波伏安法频率：1Hz~100kHz 交流伏安法频率：0.1Hz~10kHz 交流阻抗谱频率:0.00001Hz～1MHz（11个频段） 正弦波幅度:0.01mV～2.3V CA和CC脉冲宽度：0.1mS～1200S DPV脉冲宽度：0.05mS～64S IR降补偿：自动或手动设置（10Ω~1MΩ） 多阶跃循环次数：1000次 限压反馈恒流换向时间：<0.1mS 恒流限压循环周期：0.1S~100000S 脉冲电镀//最小脉宽：八相脉冲可正可负//0.05mS 电池全容量充电工步：激活、恒流、恒压、涓流 双通道高速ADC ：18bit@1Msps 最大数据长度：20，000，000点 通氮搅拌及敲击控制输出：二路开关量信号（+5V/10mA） 扩展输出：二路光电隔离数字量信号 储能电化学测量保护模式：极性、电压、电流、时间、链路 电极智能柔性保护：电压超载、电流超载
7.4 聚合物的电学性质 一提起高聚物的电学性质，人们马上会想起高聚物是一种优良的电绝缘体，广泛用作电线包皮。这的确是高聚物优良的电学性质的一个重要方面，即高的电阻率、很高的耐高频性、高的击穿强度，所以是一种理想的电绝缘材料。 其实有的高聚物还具有大的介电常数和很小的介电损耗，从而可以用作薄膜电容器的电介质。 还有其他具有特殊电功能的高聚物相继出现，比如高聚物驻极体、压电体、热电体、光导体、半导体、导体、超导体等。 研究高聚物的电学性质，除了生产上的实用价值外，它还有重要的物理意义，因为高聚物的电学性质往往最灵敏地反映高分子内部结构和分子运动之间的关系。电学性质能在比力学性质更宽的频率范围内测定，测定精确性和灵敏性都高，因而成为研究高分子结构和分子运动的有力手段。 7.4.1 聚合物的介电性 介电性是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质。通常用介电常数和介电损耗来表示。 根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ，可以把高聚物按极性的大小分成四类： 非极性（μ＝0）：聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等 弱极性（μ≤0.5）：聚苯乙烯、天然橡胶等 极性（μ＞0.5）：聚氯乙烯、尼龙、有机玻璃等 强极性（μ＞0.7）：聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈、酚醛树脂、氨基塑料等 聚合物在电场下会发生以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。聚合物的极化程度用介电常数ε表示。它定义为介质电容器的电容比真空电容器增加的倍数 式中：V为直流电压；Q0、Q分别为真空电容器和介质电容器的两极板上产生的电荷；Q’为由于介质极化而在极板上感应的电荷。 介电常数的大小决定于感应电荷Q’的大小，所以它反映介质贮存电能的能力。
期末复习题参考答案 一、填空 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈低。 5．电介质材料中的压电性、铁电性与热释电性是由于相应压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。 6．复介电常数由实部和虚部这两部分组成，实部与通常应用的介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 7．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 8．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。9．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 10．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子Y= 。 11．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 12．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 13.Griffith微裂纹理论认为，断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结果。14．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 15．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 16．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 17．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 18．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 19. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 20.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 21.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 22.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 23.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。 滞弹性：当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 格波：处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果，这种波称为格波，格波的一个
化学电源E189383164。 1.化学电源构成的必要的条件和主要组成部分 必须具备下述两个必要的条件：（1）必须使化学反应中失去电子的过程(氧化过程)和得到电子的过程(还原过程)分隔在两个区域进行；（2）物质在进行氧化还原的过程中，电子必须通过外电路。 化学电源组成：电极、电解液、隔膜和外壳四个基本部分。 2.化学电源的性能指标有哪些？ 电池电动势（E），电池内阻（Ri），电池开路电压（U），电池工作电压（V），放电曲线 电池的容量与比容量，能量和比能量，功率与比功率，自放电与贮存性能，寿命， 3.什么是放电时率和放电倍率？ 放电时率：以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数。t = C额/ I放 放电倍率：放电电流为电池额定容量的某一倍数。 = I放/ C额 4.什么是电池的负极腐蚀和正极自放电现象？ 负极腐蚀：由于负极多为活泼金属，其标准电极电位比氢电极负，特别是有正电性金属杂质存在时，杂质与负极形成腐蚀微电池。 正极自放电：正极上发生副反应时，消耗正极活性物质，使电池容量下降。 5.引起电池自放电的原因及其减少的措施。 电池的自放电：电池在一定条件下贮存时容量会有所下降，主要是由负极腐蚀和正极自放电引起的。 减少电池的自放电的措施一般采用纯度较高的材料或除去其中有害的杂质，在负极中加入氢过电位高的金属，在电解液中加入缓蚀剂 6.碱性锌锰电池特点。 (1) 放电性能好。容量是普通锌锰电池的5倍以上，且可用于高速率连续放电，属高功率电池。(2) 低温性能好。在低温条件下的放电特性要优于其他水溶液电解质的一次电池，可以在零下40℃的温度下工作。(3) 贮存性能和防漏性能良好。由于这种电池采用钢制外壳，可以提供有效的密封，且电池的自放电小，在20℃的条件下贮存一年容量仅损失5％～10％，贮存三年容量损失10％～20％。 7.二次电池概念、二次电池评价指标中的容量效率、伏特效率、能量效率。 二次电池（蓄电池或可充电电池）：电池放电后可通过充电方法使活性物质复原且充、放电过程能反复多次循环进行的一类电池。 容量效率：在一定条件下二次电池放电时输出的电量和电池充电至原始状态时所需电量的比。 伏特效率：二次电池放电和充电过程的工作电压之比，它反映了放电和充电过程极化的大小。反映电池可逆性 能量效率：容量效率和伏特效率的乘积，是评价电池能量损失和极化行为的综合指标。 8.铅酸蓄电池主要构成。
收稿日期：2006-03 作者简介：黎步银（1966—），男，教授，主要从事仪器仪表等方面的研究。 锂离子电池电化学参数测试仪 黎步银，谢京州，苏乐雨，韩颖姝 （华中科技大学电子科学与技术系，湖北武汉430074） 摘要：介绍一种以单片机为控制核心的锂离子电池测试仪的设计思想、实现的功能、硬件电路的设计和测试软件的设计。 关键词：锂离子电池；单片机；测试仪 中图分类号：TM930 文献标识码：B 文章编号：1006-2394（2006）03-0020-03 Tester for Electrochemistry Parameter of Lithium-ion Battery LI Bu-yin ，XIE Jing-zhou ，SU Le-yu ，HAN Ying-shu （Dept.of Electronic Science and Technology ，Huazhong University of Science and Technology ，Wuhan 430074，China ） Abstract ：The lithium-ion battery tester using single chip microcomputer as a controlling core has been introduced on design ideas ，functions and designs of hardware circuit and testing software as well. Key words ：lithium-ion battery ；single chip microcomputer ；tester 1 设计思想 在研究开发锂离子电池的过程中，为了检测新制 作的锂离子电池是否达到设计指标，需要对电池样品 进行容量、充放电特性和循环寿命测试。该测试系统 的主要设计思想是以一定规律变化的外加电压给被测 电池充电，同时记录流过电池的电流，根据测试结果分 析是否达到设计目的。为了满足不同的测试目的，设 计了两种测试方式，即周期伏安法和恒电流定电压法 测试。周期伏安法是在锂离子电池研究过程中一种常 用的测试方法，主要用来确定锂离子电池材料的电化 学活泼性，分析在充放电过程中电池内部所发生的氧 化还原反应，外加电压的变化规律如图1所示， U H 、U L 分别为加在被测电池两端的最高和最低电压。恒电流 定电压法主要用来测试电池的容量、充放电特性和循 环寿命特性，是锂离子电池检测的一个必不可少的环 节，充电过程中外加电压和电流的变化规律如图2所 示，T 1时刻以前以电流I 1进行恒电流充电，电池端电 压从U 1增加到U 2，在时刻T 1至T 2之间以定电压U 2 充电，电流从I 1下降到I 2 。
高性能聚合物 结课作业 题目：超低介电常数集合物的研究进展 班级： 学号： 姓名： 学科、专业：
随着电子信息技术的突飞猛进, 电子产品正朝着轻量薄型化、高性能化和多功能化的方向发展。进入21世纪以来, 特别是近几年, 超大规模集成电路(ULSI: Ultra Large Scale Integrated Circuit)器件的集成度越来越高, 比如我们熟知的Intel公司所生产的酷睿2双核处理器的特征尺寸已经达到65nm. 当器件的特征尺寸逐渐减小时即集成度不断提高时, 会引起电阻- 电容(RC) 延迟上升,从而出现信号传输延时、噪声干扰增强和功率损耗增大等一系列问题[1 ], 这将极大限制器件的高速性能。降低RC延迟和功率损耗有两个途径, 一是降低导线电阻R, 也就是用铜( 20℃时电阻率为11678μΩ·m) 取代传统的铝( 20℃时电阻率为21655μΩ·m) 来制备导线, 另外一个同时也是更重要的是降低介质层带来的寄生电容C。由于电容C正比于介电常数ε, 所以就需要开发新型、低成本以及具有良好性能的低介电常数(ε < 3) 材料来代替传统的SiO2 (ε约为410) 作介质层。而对用于金属间的介电材料, 除了满足介电性能的要求外, 还必须具有较高的热稳定性, 因为在器件的制造过程中需经历较高的加工温度, 例如金属互联线的成型就需要在400～450℃的高温条件下进行。因此制备低介电常数材料成为现在人们研究的热点。 为获得低介电常数, 必须选用非极性分子材料。对于非极性分子, Clausius-Mosotti 方程将介电常数ε与极化率α联系起来[ 2 ] : 式中N 为单位体积内的极化分子数, α为分子极化率, 是电子和离子极化率之和, ε0为真空电容率(或称为真空介电常数) 。由上式可知降低材料介电常数的途径有: (1) 降低分子极化率α, 即选择或研发低极化能力的材料; ( 2) 减小单位体积内极化分子数N, 这可以通过向材料中引入空隙加以实现。 对于用于介电材料的聚合物而言,除了要求其有低的介电常数以外还要求其它性能也能满足集成电路对材料的要求,如良好的热稳定性,低的吸湿性,易于蚀刻,良好的力学性能,低的热膨胀系数,与不同的导体有良好的粘结性和高温下不与金属导体反应等特性。热性能一直作为用于介电材料聚合物的重要考查项目。这是因为集成电路在布线完成后需要在400 ℃～500 ℃的温度下进行1h 以上的退火处理,要求用于集成电路的层间材料能在承受这一温度几个小时。 1.降低聚合物介电常数的方法和原理 通常降低聚合物材料介电常数的方法有:增加聚合物材料的自由体积,引入氟原子和生成纳米微孔材料。短的侧链,柔性的桥结构和能限制链间相互吸引的大的基团都可以增加聚
无机材料的介电常数及磁导率的测定 一、实验目的 1. 掌握无机材料介电常数及磁导率的测试原理及测试方法。 2. 学会使用Agilent4991A 射频阻抗分析仪的各种功能及操作方法。 3. 分析影响介电常数和磁导率的的因素。 二、实验原理 1.介电性能 介电材料（又称电介质）是一类具有电极化能力的功能材料，它是以正负电荷重心不重合的电极化方式来传递和储存电的作用。极化指在外加电场作用下，构成电介质材料的内部微观粒子，如原子，离子和分子这些微观粒子的正负电荷中心发生分离，并沿着外部电场的方向在一定的范围内做短距离移动，从而形成偶极子的过程。极化现象和频率密切相关，在特定的的频率范围主要有四种极化机制：电子极化 (electronic polarization ，1015Hz)，离子极化 (ionic polarization ，1012～1013Hz)，转向极化 (orientation polarization ，1011～1012Hz)和空间电荷极化 (space charge polarization ，103Hz)。这些极化的基本形式又分为位移极化和松弛极化，位移极化是弹性的，不需要消耗时间，也无能量消耗，如电子位移极化和离子位移极化。而松弛极化与质点的热运动密切相关，极化的建立需要消耗一定的时间，也通常伴随有能量的消耗，如电子松弛极化和离子松弛极化。 相对介电常数（ε），简称为介电常数，是表征电介质材料介电性能的最重要的基本参数，它反映了电介质材料在电场作用下的极化程度。ε的数值等于以该材料为介质所作的电容器的电容量与以真空为介质所作的同样形状的电容器的电容量之比值。表达式如下： A Cd C C ?==001εε （1） 式中C 为含有电介质材料的电容器的电容量；C 0为相同情况下真空电容器的电容量；A 为电极极板面积；d 为电极间距离；ε0为真空介电常数，等于8.85×10-12 F/m 。 另外一个表征材料的介电性能的重要参数是介电损耗，一般用损耗角的正切（tanδ）表示。它是指材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应