材料物理性能考点

一、概念题

1.电畴：晶体中存在一些不同方向的自发极化区域，在铁电体中，固有电极矩在一定的子区域内取向相同这些区域就称为电畴。（取向相同的固有电偶极矩）电畴的排列方式分为180度电畴（反平行）和90度电畴。因而不加电场时，整个晶体总电矩为零。

2.畴壁：两畴之间的界壁称为畴壁。

7.压电体：能产生压电效应的晶体材料

8. 电介质的击穿，当施加在电介质上的电压增大到一定值时，使电介质失去绝缘性的现象称为击穿。击穿形式：1）电击穿， 是一电过程，仅有电子参与； 2）热击穿；3）化学击穿

9.介质损耗：.电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的能量称电介质的损耗功率。

介质损耗形式： 1）电导（或漏导）损耗，实际使用的电介质都不是理想的绝缘体，都或多或少地存在一些弱联系带电离子或空穴，在E 作用下产生漏导电流，发热，产生损耗。2）极化损耗

10．超导体：材料失去电阻的状态称为超导态，存在电阻的状态称为正常态，具有超导态的材料称为超导体。

13、热释电效应：在某些绝缘物中，由于温度变化而引起电极化状态改变的现象。

14、磁畴：未加磁场时铁磁质内部已经磁化到饱和状态的若干个小区域。

15、磁致伸缩材料：铁磁体在磁场中磁化时，其尺寸或体积发生变化的现象称为磁致伸缩效应。具有磁致伸缩效应的材料称为磁致伸缩材料。

16、磁电阻效应：磁场对载流导体或半导体中的载流子起作用致使电阻值发生变化的现象

17、磁矫顽力：反磁化过程中，当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小相相等时，它们的磁化对外对外部的效果相互抵消，有效磁化强度为零，这时的磁场强度称为磁矫顽力。

18、磁化率：即单位外磁场强度下材料的磁化强度。它的大小反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重要的磁参数。

19、磁导率: 反应磁感应强度随外磁场的变化速率，单位与 相同，为亨/米 。其大小与磁介质和随外加磁场强度有关。

20、磁晶的各向异性：在单晶体的不同晶向上，磁性能不同的性质。

21、磁弹性能：当铁磁体存在应力时，磁致伸缩要与应力相互作用，与此有关的能量。

22、退磁能：：铁磁体与自身退磁场的相互作用能称为退磁场能。

（磁化饱和后，慢慢减少H，则M亦减小，此过程为退磁。）

23、光电效应：是指光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。（百度的）

24、一般吸收：在光学材料中，石英对所有可见光几乎都透明的，在紫外波段也有很好的透光性能，且吸收系数不变，这种现象为一般吸收。

25.选择吸收：在光学材料中，石英对于波长范围为3.5—5.0μm的红外光却是不透明的，且吸收系数随波长剧烈变化，这种现象为选择吸收。

26．折射率的色散：材料的折射率随入射光的频率的减小而减小，这种现象称为折射率的色散。

27.光生伏特效应：是指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。（百度的）

28光的非弹性散射：当光通过介质时，从侧向接受到的散射光主要是波长（或频率）不发生变化的瑞利散射光，属于弹性散射。当使用高灵敏度和高分辨率的光谱仪，可以发现散射光中还有其它光谱成分，它们在频率坐标上对称地分布在弹性散射光的低频和高频侧，强度一般比弹性散射微弱得多。这些频率发生改变的光散射是入射光子与介质发生非弹性碰撞的结果，称为非弹性散射。 30．发光寿命：发光寿命指发光体在激发停止之后持续发光时间的长短。

33.热阻：是材料对热传导的阻隔能力。

34.杜隆-柏替定律：元素的热容定律（杜隆－珀替定律）：

恒压下，元素的摩尔热容为25J/(K•mol)，轻元素例外。

35.热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。

36.魏得曼-弗兰兹定律：在室温下许多金属的热导率与电导率之比几乎相同，而不随金属的不同而改变。

37.材料的热稳定性：热稳定性是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。

38.因瓦效应：材料在一定温度范围内所产生的膨胀系数值低于正常规律的膨胀系数值的现象。

二．简答题：

（1）电介质电导的概念，详细类别，来源

答：并不是所有的电介质都是理想的绝缘体，在外电场作用下，介质中都会有一个很小的电流。称为泄露电流。

导电方式有：电子与空穴（电子电导）；可移动的正负离子和离子空位。对于离子电导，必须需要指出的是：在较低场强下，存在离子电导；在高场强下，呈现电子电导。

晶体的离子电导分为两类：一类是源于晶体点阵中基本离子的运动，称为离子固有电导或本征电导，这种电导是热缺陷形成的，即是由离子自身随着热运动的加剧而离开晶格点阵形成。另一类是源于结合力较弱的杂质离子的运动造成的，称为杂质电导

（2）硬磁材料与软磁材料各自的特点与区别

答：软磁材料：磁滞回线瘦长，易于磁化，也易于退磁，μ高、 Ms高、 Hc小、 Mr低

（4）电滞回线的各个物理量的名称及物理意义

答：

P：电极化强度

Pr：剩余电极化强度

Ps：饱和电极化强度

E： 外电场强度

Eo：矫顽电场强度

（5）磁滞回线的各个物理量的名称及物理意义

答：

CD段：退磁曲线

MS：饱和磁化强度

BS：饱和磁感强度

Mr：剩余磁化强度

Br：剩余磁感强度

HC：矫顽力

Hs: 饱和外加磁场强度

Hr: 剩余磁场强度

（6）请基于磁化率大小给物质磁性分类，并说明各类的物质磁化难易程度

答：

χ称为物质的磁化率, 它的大小反映了物质磁化的难易程度

1抗磁性材料：χ为甚小负常数

2反铁磁性材料：χ是甚小的正常数

3顺磁磁性材料：χ为正常数

4亚铁磁性材料：类似铁磁体，但χ值没有铁磁体大

5铁磁性材料：χ为很大的正常数

7) 简要回答物质磁性的本源

答: 任何物质由原子组成，原子又有带正电的原子核（核子）和带负电的电子构成。核子和电子本身都在做自旋运动，电子又沿一定轨道绕核子做循规运动。它们的这些运动形成闭合电流，从而产生磁矩。材料磁性的本源是：材料内部电子的循规运动和自旋运动。

9) 正常情况下，为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低。

答：正常情况下，为什么半导体的电阻率随温度的升高而降低。自由电子

由公式知，自由电子与温度近似成正比， 故温度升高，自由电子增大，所以半导体的电阻率随温度的升高而降低。

10.金属电阻随温度升高而升高原因：

金属材料随温度升高，离子热振动的振幅增大，电子就愈易受到散射，可认为μ与温度成正比，则ρ也与温度成正比

11.影响金属导电性的因素

主要因素：温度，受力情况，冷加工，晶体缺陷，热处理，几何尺寸效应，电阻率各向异性。

12. 当形成化合物时，合金的导电性变化激烈，其电阻率要比各组元的电阻率高很多。

原因在于原子键合的方式发生了变化，其中至少一部分由金属键变为共价键获离子键，使导电电子减少。若两组元给出的价电子的能力相同（即两个组元的电离势几乎没差别），则所形成化合物的电阻值就低，若两个组元的电离势相差较大，即一组元的给出电子被两个组元吸收，则化合物的电阻就大，接近半导体的性质.

13) 超导体为什么具有完全的抗磁性：外磁场在试样表面感应产生一个磁感应电流。此电流所经路径的电阻为零，所以它产生的附加磁场总是与外磁场大小相等，方向相反，因而使超导体内的合成磁场为零。于是表现出完全的抗磁性。

17．介质损耗的形式及造成这几种损耗的原因：

1）电导（或漏导）损耗： 实际使用的电介质都不是理想的绝缘体，都或多或少地存在一些弱联系带电离子或空穴，在E 作用下产生漏导电流，发热，产生损耗。 低场强下，存在离子电导；高场强下，电子电导。 离子电导：本征电导和杂质电导。

2）极化损耗：介质极化时,有些极化形式可引起损耗。

一方面：极化过程中离子要在E作用下克服热运动消耗能量，引起损耗。另一方面：松弛极化建立时间较长，极化跟不上外E的变化（特别是交流频率较高时），所造成的电矩往往滞后于E，即E达最大时，极化引起的极化电荷未达最大，当E开始减小时，极化仍继续增至最大值后才开始减小，当E为0时，极化尚未完全消除，当外E反向时，极板上遗留的部分电荷中和了电源对极板充电的部分电荷，并以热的形式散发，产生损耗。

3）电离损耗

又称游离损耗，是气体引起的，含气孔的固体电介质，外E大于气体电离所需的E时，气体发生电离吸收能量，造成损耗。 电离损耗可使电介质膨胀，可导致介质热破坏和促使化学破坏，因此必须降低电介质中的气孔。

另外还有结构损耗和宏观结构不均匀造成的损耗。

（19）电畴的运动：在外电场的推动下，电畴会随外电场方向出现转向运动。其运动过程分为新畴成核、发展和畴壁移动来实现。

１８０°畴：反向电场——（边沿，缺陷处即成核）新畴——尖劈状的新畴向前端发展（因１８０°畴前移速度快几个 数量级）,１８０°畴不产生应力（因自发极化反平行），一般需耗较大电场能。

９０°畴：对于９０°畴的“转向”虽然也产生针状电畴，但是主要是通过９０°畴的侧向运动来实现。但因晶轴的长缩方向不一致，而产生应力并引起近邻晶胞承受压力。

（20）实际的铁电体中，必然同时存在９０°畴和１８０°畴，并且相互影响，相互牵制。尤其多晶陶瓷中杂质，缺陷，晶粒间界，空间电荷的存在将给电畴的转向带来电的或机械应力方面的影响，故铁电陶瓷在外电场作用下的定向移动率，通常比铁电单晶的定向率低的多（这也是为什么铁电单晶Ps值比铁电陶瓷高的原因）。

二、 综合题

3引起电介质击穿的形式及其物理机制：

电击穿是因电场使电介质中积聚起足够数量和能量的带电电质点而导致电介质失去绝缘性能。 热击穿是在电场作用下，电介质内部热量积累，温度过高而导致失去绝缘性能。

电化学击穿是在电场，温度等因素作用，电介质发生缓慢的化学变化，性能逐渐劣化，最后失去绝缘性能。

6铁磁性产生的两个条件：原子有未被抵消的自旋磁矩（必要条件），可发生自发磁化（充分条件）。

自发磁化的产生机理与条件：据键合理论，原子相互接近形成分子时，电子云要相互重叠，电子要相互交换位置。对过渡族金属，原子的3d与4s态能量接近，它们电子云重叠时引起了3d、4S态电子的交换。交换所产生的静电作用力称为交换力，交换力的作用迫使相邻原子的自旋磁矩产生有序的排列。

10退磁的方法有哪些，同时请说明每一种方法的退磁机制