第五周
1.请分析⼈类历史上曾使⽤的建,构筑物材料,从所使⽤的材料的性能的⾓度阐述其开发历程以及你认为可能的开发研究的⽅向。2．从所使⽤的材料的性能的⾓度简述⼈类炊具使⽤和开发的历程以及现代炊具材料开发研究的⽅向。
要求：简述炊具材料的发展历史沿⾰，说明各中炊具材料所具备的性能及优缺点，分析炊具材料需具备哪些性能，探讨现代炊具材料开发研究的⽅向。第六周
1.弹性变形的本质
正常状态下,材料晶格中的离⼦受离⼦间相互作⽤⼒控制保持在其平衡位置仅作微⼩热振动.离⼦间作⽤⼒包括由正离⼦和⾃由电⼦间库仑⼒所产⽣的引⼒和由离⼦之间电⼦壳层产⽣应变所产⽣的斥⼒,引⼒和斥⼒都是离⼦间距离的函数,在离⼦的平衡位置合⼒为零.当外⼒作⽤于离⼦时,合⼒曲线零点位置改变,离⼦位置随之相应调整,即产⽣位移,离⼦位移的总和在宏观上表现为材料的变形.外⼒去除后离⼦依靠彼此之间的作⽤⼒回到原来的平衡位置,宏观变形随之消失,即弹性变形的可逆性.2.虎克定律的近似性
虎克定律是由实验建⽴的描述⽆机材料,⾦属,⽊材等许多重要材料在正常温度,不⼤应⼒作⽤下产⽣弹性变形时,应⼒与应变之间的关系,应变与应⼒成正⽐,⽐例系数为材料的弹性模量.但是根据弹性变形的双原⼦模型,离⼦间相互作⽤⼒与离⼦间弹性位移的关系是抛物线关系,合⼒曲线有最⼤值Fmax,如果外加拉应⼒略⼤于Fmax就意味着可以克服离⼦间引⼒⽽使其分离,Fmax 是弹性状态下的理论断裂抗⼒,此时相应的离⼦弹性变形量可达25%.但实际⼯程材料由于不可避免存在各种缺陷,杂质,⽓孔,微裂纹,因⽽实际断裂抗⼒远⼩于Fmax时,材料就发⽣了断裂或塑性变形,实际材料的弹性变形只相当于合⼒曲线的起始阶段,近似为⼀直线,因此虎克定律所表⽰的外⼒-位移曲线关系是近似正确的.3.弹性模量的物理本质
弹性模量的本质是原⼦间结合强度的⼀个标志,是材料对弹性变形的抗⼒.弹性模量实际上和原⼦间结合⼒曲线上任⼀受⼒点的曲线斜率有关.因此凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量,如键合⽅式,晶体结构,化学成分,微观组织,温度,加载⽅式及速度等.4.推导两相复合体系的上限和下限弹性模量公式第七周
1、典型蠕变曲线的形状及相应的变形机制是什么？
典型蠕变曲线分为四段:起始段，在外⼒作⽤下发⽣瞬时弹性形变，若外⼒超过试验温度下的弹性极限，则这⼀段也包括⼀部分塑性形变；第⼀阶段蠕变，也叫蠕变减速阶段，应变速率随时间递减；曲线越来越平缓；第⼆阶段蠕变，也叫稳态蠕变阶段，蠕变速率⼏乎不变；第三阶段蠕变，也叫加速蠕变阶段，应变率随时间增加⽽增加，蠕变曲线变陡，到最后断裂。当外⼒和温度不同时，蠕变曲线仍保持⼏个阶段的特点，但是各段时间及倾斜程度将变化。减速阶段蠕变主要是由于⽆机材料中晶相的位错在低温下受到障碍难以发⽣运动，在⾼温下原⼦热运动加剧，使位错从障碍中解放出来引发蠕
变。热运动有助于使位错从障碍中解放出来，并使位错运动加速，当受阻碍较⼩，容易运动的位错解放出来完成蠕变后，蠕变速率就会降低，这就是蠕变减速阶段的特点；另外由于蠕变变形逐渐产⽣形变硬化，使位错源开动的阻⼒和位错滑动的阻⼒逐渐增⼤，致使蠕变速率不断降低，因此形成了减速蠕变阶段；由于形变硬化的不断发展，促进了动态回复的发⽣，使材料不断软化。当形变硬化和回复软化达到动态平衡时，蠕变速率遂为⼀常数，因此形成了恒速蠕变阶段；如果继续增加温度或延长时间，受阻碍较⼤的位错也能进⼀步解放出来，引起蠕变加速阶段。2、材料蠕变性能的影响因素有哪些？
影响材料蠕变的因素主要有两个⽅⾯，⼀是内部因素，⼀是外部因素。内部因素主要包括化学成分、晶体结构和显微结构。外部因素主要是应⼒和温度1) 材料的成分不同，蠕变的热激活能不同，组成相同，单独存在和形成化合物，蠕变形为不⼀样；晶体结构的影响：结合⼒⼤不易发⽣蠕变，共价键结构程度增加，抗蠕变性能好
2) 显微结构主要是⽓孔率、晶粒尺⼨和玻璃相：⽓孔率——⽓孔减少抵抗蠕变的有效截⾯积，⽓孔率增加，蠕变率增加；晶粒尺⼨的印象：⾦属材料——使⽤温度低于等强温度，细化晶粒可以提⾼强度；使⽤温度⾼于等强温度，粗化晶粒可以提⾼钢的蠕变极限和持久强度，但晶粒太⼤会降低钢的⾼温塑性和韧性。陶瓷材料——不同的晶粒尺⼨决定了控制蠕变速率的蠕变机理不同。——晶粒尺⼨很⼤，蠕变速率受位错滑动和晶内扩散的控制；——晶粒尺⼨较⼩时，情况⽐较复杂，蠕变速率可能受晶界扩散、晶界滑动机制所控制，也可能是所有机制的混合控制；玻璃相能够提⾼材料致密化程度，但是降低蠕变性能，玻璃相与晶粒不润湿——抗蠕变性能好，润湿程度增加，抗蠕变性能下降。
3) 应⼒的影响：⾼应⼒下蠕变速率⾼，低应⼒下蠕变速率低。应⼒对蠕变的影响主要是改变蠕变机制，陶瓷材料蠕变试验结果表明，在低应⼒范围，扩散蠕变机理起控制作⽤，⽽在中、⾼应⼒范围，位错运动机理起控制作⽤。
4) 蠕变是热激活过程，蠕变激活能和扩散激活能都是温度的减值函数，随着温度的改变⽽改变，它们的相对关系，影响着蠕变机制。3、材料的粘性的影响因素有哪些
1)温度。不同类型的材料，其粘度随温度的变化规律差别很⼤。⼀般的，温度升⾼，粘度下降。
2)时间。在玻璃转变区域内，形成玻璃液体的粘度与时间有关。从⾼温状态冷却到退⽕点的试件，其粘度随时间增加⽽增加，⽽预先在退⽕点以下恒温处理⼀定时间后的试件，其粘度随时间⽽降低。3)组成。组成对⽆机氧化物粘度的影响很⼤。硅酸盐材料的粘度总是随着不同改性阳离⼦的加⼊⽽变化。在复杂氧化物玻璃中，改性阳离⼦的加⼊在任何给定温度下，总会使粘度降低。
1、材料屈服强度与晶格能之间的关系，为什么？
当应⼒超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产⽣弹性变形外，还产⽣部分塑性变形。当应⼒达到某点后，塑性应变急剧增加，曲线出现⼀个波动的⼩平台，这种现象称为屈服。这⼀阶段的最⼤、最⼩应⼒分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗⼒的指标，称为屈服点或屈服强度(σs或σ0.2)。有些钢材(如⾼碳钢)⽆明显的屈服现象，通常以发⽣微量的塑性变形(0.2％)时的应⼒作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength）。实际晶体中存在位错缺陷,当受到剪应⼒作⽤时,并不是晶体内部两部分整体相互错动,⽽是位错在滑移⾯上沿滑移⽅向运动,实际晶体的滑移是位错运动的结果,实际晶体的滑移是位错运动的结果,使位错运动所需的⼒⽐使晶体两部分整体相互滑移所需的⼒⼩得多.微观上位错开始滑移即是屈服的开始,⽽使晶体两部分相互滑移要克服的即是晶格能,因此材料的屈服强度要⽐晶格能⼩得多.4、⾦属、⽆机⾮⾦属单晶、陶瓷材料塑性变形能⼒⼤⼩顺序？
塑性变形能⼒⾦属>⽆机⾮⾦属单晶>陶瓷,因为材料的塑性变形能⼒主要跟晶体的滑移系统有关,⾦属晶体中⾦属键没有⽅向性,滑移系数⽬多,⽽⽆机材料的离⼦键和共价键具有明显的⽅向性,同号离⼦相遇,斥⼒极⼤,只有个别滑移系统才
能满⾜⼏何条件与静电作⽤条件,晶体结构越复杂,满⾜这种条件就越困难.⽽多晶陶瓷,其晶粒在空间随机分布,不同⽅向的晶粒,其滑移⾯上的剪应⼒差别很⼤.即使个别晶粒已经达到临界剪应⼒⽽发⽣滑移,也会受到周围晶粒的制约,使滑移受到阻碍⽽终⽌.5、提⾼材料屈服强度的措施有哪些，依据是什么？
提⾼材料屈服强度的⽅法主要有：细化晶粒、固溶强化、第⼆相强化等。其影响材料屈服强度的主要因素有:晶体结构,晶界与亚结构,溶质元素,第⼆相,温度及应⼒状态.材料屈服强度理论上说是位错开始运动所需的临界应⼒，其值由位错运动所受的各种阻⼒决定，位错运动的阻⼒包括晶格阻⼒和位错间交互作⽤产⽣的阻⼒，都与晶体结构有关；实际使⽤的材料很
多都是多晶材料，晶界也是位错运动的重要障碍，晶界越多，对材料的屈服强度的提⾼贡献越⼤，晶界增多即晶粒尺⼨减⼩，晶粒越⼩，屈服强度越⾼；固溶合⾦中溶质原⼦与溶剂原⼦直径不同，产⽣晶格畸变应⼒场会
使位错运动受阻，提⾼屈服强度，同时溶质与溶剂间的电学交互作⽤也能提⾼屈服强度；在材料中加⼊细⼩弥散的第⼆相质点，位错线绕过不可变形质点或切过可变形质点6、举例说明超塑性的应⽤
超塑性的铝合⾦已经商品化，如英国的Supral 100（Al—6Cu—0.4Zr）
和加拿⼤的Alcan 08050（Al—5Ca—5Zn）。铝板可在300～600℃时利⽤超塑性成型为复杂形状，所⽤模具费⽤降低⾄普通压⼒加⼯模具费⽤的⼗分之⼀，因此它具有和薄钢板、铝压铸件及塑料模压件相竞争的能⼒。据推测，最近超塑性成形⼯艺将在航天、汽车、车厢制造等部门中⼴泛采⽤，所⽤的超塑性合⾦包括铝、镁、钛、碳钢、不锈钢和⾼温合⾦等。第⼋周
1.传统强度-应⼒设计⽅法与断裂韧度设计⽅法之间的异同及依据
传统的强度-应⼒设计⽅法把材料和构件作为连续、均匀、各向同性的受载物体进⾏⼒学分析，确定危险⾯的应⼒应变，考虑安全系数后，对材料提出相应的强度、塑性和韧度的要求，防⽌断裂和其他失效形式的发⽣。
断裂韧度设计⽅法：利⽤应⼒应变分析⽅法，研究裂纹尖端附近的应⼒应变场，提出应⼒场强度因⼦及对应的断裂韧度和K
裂纹扩展时系统能量的变化，提出能量释放率及对应的断裂韧度和G判据。
实际材料中很难避免裂纹的存在，裂纹的存在破坏了材料和构件的连续性和均匀性，传统设计⽅法⽆法定量计算裂纹体的应⼒和应变。⽽且经典的强度理论是在不考虑裂纹的萌⽣和扩展的条件下进⾏强度计算的，为断裂时瞬时发⽣的。然⽽实际上⽆论哪种裂纹都有萌⽣、扩展、直⾄断裂的过程，因此断裂很⼤程度上决定于裂纹萌⽣抗⼒和扩展抗⼒，⽽不是总决定于永断⾯尺⼨计算的名义断裂应⼒和断裂应变。
2.影响材料脆性断裂的因素有哪些?如何改善材料的脆性提⾼韧性?内部因素
(1)化学成分的影响⾦属材料：提⾼断裂韧性——
降低断裂韧性——强烈固溶强化的合⾦元素因⼤⼤降低塑性，形成⾦属间化合物并呈第⼆相析出的合⾦元素，降低塑性有利于裂纹扩展。陶瓷材料：
提⾼材料强度的组元，都将提⾼断裂韧性。(2)基体相结构和晶粒尺⼨的影响
基体相的晶体结构不同，材料发⽣塑性变形的难易和断裂机理不同，断裂韧性发⽣变化。⼀般来说，基体相晶体结构易于发⽣塑性变形，产⽣韧性断裂，材料的断裂韧性就⾼。
⾯⼼⽴⽅固溶体容易发⽣滑移变形⽽不产⽣解理断裂，并且形变硬化指数较⾼，其断裂韧性较⾼。对于陶瓷材料，可以通过改变晶体类型调整断裂韧性的⾼低。
⼀般来说，细化晶粒既可以提⾼强度，⼜可以提⾼塑性，那么断裂韧性也可以得到提⾼。但是，在某些情况下，粗晶粒的 KIc反⽽较⾼。(3)夹杂和第⼆相的影响
对于陶瓷材料和复合材料，常利⽤适当的第⼆相提⾼其断裂韧性。(4)显微组织的影响
显微组织的类型和亚结构将影响材料的断裂韧性。
板条马⽒体主要是位错亚结构，具有较⾼的强度和塑性——断裂韧性较⾼针状马⽒体主要是孪晶亚结构，硬度⾼⽽脆性⼤——断裂韧性较⾼外部因素:(1)温度
对⼤多数材料，温度的降低通常会降低断裂韧性(2)应变速率
使K
Ic第九周
1.什么叫脆性断裂⾏为?
在某种特定条件下，有些材料在外加载荷未达到材料的理论强度极限应⼒时，也会发⽣突然断裂。表现出的材料断裂发⽣在宏观弹性应变状态下，断裂过程没有经过宏观塑性流变阶段⽽直接发⽣。这种断裂⽅式称为脆性断裂脆性断裂⼏乎没有什么先兆，只发⽣很⼩的永久变形，很难事先察觉，因此是⼀种极其危险的断裂形式，⽆机⾮⾦属材料断裂多以脆性断裂为主。2.⽆机材料为什么容易发⽣脆性断裂
⽆机材料在外⼒作⽤下没有或很少塑性形变，呈现出脆性，破坏时往往是脆性断裂，抗冲击性能也很差.在外⼒作⽤下，任意⼀个结构单元上主应⼒⾯的拉应⼒⾜够⼤时，尤其在那些⾼度应⼒集中的特征点（内部和表⾯的缺陷和裂纹）附近的单元上，所受到的局部拉应⼒为平均拉应⼒的数倍时，此过分集中的拉应⼒如果超过材料的临界应⼒值，将会产⽣裂纹或裂纹的扩展导致脆性断裂。3.理论断裂强度定义,材料实际断裂强度与理论强度有很⼤差异？材料强度是材料抵抗外⼒作⽤时所表现出来的⼀种性质。决定材料强度的
将晶体中的两个原⼦⾯沿垂直于外⼒⽅向拉断所需的应⼒称为理论结合断裂强度。
因为材料的断裂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。实际材料是含有裂纹的缺陷体,含有裂纹的材料在受⼒时，其内部应⼒将发⽣改变，当平均应⼒还很低时，裂纹尖端的应⼒集中已达到很⾼值（σth）从⽽使裂纹快速扩展并导致脆性断裂。因此材料的实际结合强度与理论结合强度有很⼤差异.4.如何提⾼⽆机材料的强度
材料形变和断裂分析知控制强度的主要参数有弹性模量E、断裂表⾯能γ和裂纹尺⼨c。把裂纹看作各种缺陷的总和。强化措施从消除缺陷和阻⽌裂纹发展出发。
主要措施有微晶、⾼密度与⾼纯度：消除缺陷，提⾼晶体的完整性要求材
料细、密、匀、纯；提⾼抗裂能⼒与预加应⼒：⼈为地预加应⼒，在材料表⾯造成⼀层压应⼒层，可以提⾼材料的抗拉强度；化学强化：通过改变表⾯化学的组成，使表⾯的摩尔体积⽐内部⼤，通常⽤⼤离⼦置换⼩离⼦，外表⾯抛光及化学处理消除表⾯缺陷提⾼强度；相变增韧：利⽤多晶多相陶瓷中某些相成分在不同温度的相变，从⽽增韧；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。5.释材料强度的尺⼨效应
材料强度的尺⼨效应指的是材料的强度与尺⼨有关,纤维和晶须强度⾼,⽽⼤试件强度偏低.这是因为试件⼤,含有危险裂纹的机会多.6.么⽆机材料强度具有统计性质
根据Griffith微裂纹理论,断裂起源于材料中存在的最危险裂纹,由于裂纹的长度在材料内的分布是随机的,有⼤有⼩,所以临界应⼒也有⼤有⼩,具有分散的统计性.第⼗周
1.影响材料热容的因素有哪些?
影响材料热容的因素主要有:德拜温度、材料结构、⽓孔、温度。
1) 德拜温度：⾼于德拜温度时,热容趋于常数25J/Kmol,低于德拜温度时与T的三次⽅成正⽐,不同材料德拜温度不同，与键的强度、材料的弹性模量、熔点等有关。2) 材料结构：固体材料的热容与材料结构的关系是不⼤的,但相变时，由于热量的不连续变化，所以热容也出现突变
3) ⽓孔：固体材料的摩尔热容不是结构敏感参数,但是单位体积热容与⽓孔率有关,多孔材料质量轻,热容⼩
4) 温度：材料热容与温度关系由实验精确测定。2. 固体材料热膨胀机理是什么?
固体材料热膨胀本质，归结为点阵结构中的质点间平均距离随温度升⾼⽽增⼤。晶格振动中相邻质点间的作⽤⼒是⾮线性的，作⽤⼒并不简单地与位移成正⽐。质点在平衡位置两侧，受⼒不对称，受⼒
情况下，质点振动时的平均位置不在平衡位置处，⽽要向右移动，相邻质点间平均距离增加，温度越⾼振幅越⼤。质点在平衡位置两侧受⼒不对称情况越显著，平衡位置向右移动越多，相邻质点间平均距离增加就越多，晶胞参数增⼤，晶体膨胀。3. 影响固体材料热膨胀系数的因素有哪些?
材料热膨胀主要与其化学组成、晶体结构和键强度等密切相关。
离⼦键势能曲线的对称性⽐共键键的势能曲线差，所以随着物质中离⼦键性的增加，膨胀系数也增加。另⼀⽅⾯，化学键的键强越⼤，膨胀系数越⼩。结构紧密的晶体热膨胀系数都较⼤，⽽类似⾮晶态玻璃那样结构⽐较松散的材料往往具有较⼩的热膨胀系数。
⾮等轴晶系晶体,各晶轴⽅向的膨胀系数不等.有时，因为材料的各向异性，会使整体的αv 值为负值。⾼温下晶格的热振动有使晶体更加对称的趋势。 第⼗⼀周1、固体热导率的普遍形式？声⼦平均⾃由程受哪些因素影响从⽽影响热导率？1) 晶体中的各种缺陷、杂质以及晶粒界⾯：这些都会引起格波的散射,声⼦平均⾃由程减⼩，热导率降低；
2) 原⼦振动频率：频率⼩，波长长，格波容易绕过缺陷，声⼦平均⾃由程增⼤，热导率增⼤；
3) 温度：温度升⾼，频率加快，碰撞增多，声⼦平均⾃由程减⼩，热导率降低。
热导率（或导热系数）-??-=?λλt S dxdT Q l v c -=31λ
2、影响材料热导率的因素？
影响材料热导率的因素主要有:温度、显微结构、化学成分、⽓孔等
1) 温度：声⼦平均速度通常可以看作常数，⾼温下由于介质的弹性模量降低，
声⼦平均速度减⼩。热容c在低温下与T3成⽐例，超过德拜温度趋于⼀恒定值。因此λ低温下也近似与温度T3成⽐例变化，随温度升⾼，λ迅速增⼤。声⼦平均⾃由程l随温度升⾼⽽降低。变化规律为：低温下l值的上限为晶粒的线度；⾼温下l值的下限为晶格间距。
2) 显微结构：声⼦传导与晶格振动的⾮谐性有关，晶体结构越复杂，晶格振动
的⾮谐性程度越⼤，格波受到的散射越⼤，因此声⼦平均⾃由程l越⼩，热导率越低。同⼀种材料多晶体的热导率总是⽐单晶体⼩3) 化学成分：物质组分原⼦量之差越⼩，质点的原⼦量越⼩，密度越⼩德拜温
度越⼤，结合能⼤，热传导系数越⼤。晶体中存在的各种缺陷和杂质，会导致声⼦散射，降低声⼦的平均⾃由程，使热导率变⼩。固溶体的形成降低热导率，同时溶质元素的质量、⼤⼩与溶剂元素相差愈⼤，以及固溶后结合⼒改变愈⼤，则对热导率的影响愈⼤。
4) ⽓孔：⽓孔看作为⼀分散相，热导率近似看作零，随⽓孔率增⼤，热导率按⽐例减⼩。
3、晶体和⾮晶体的导热系数随温度变化规律有何差异？产⽣该差异的原因（画出λ-T图）？1) ⾮晶体的导热系数（不考虑光⼦导热的贡献）在所有温度下都⽐晶体的⼩，因为⾮晶体的声⼦平均⾃由程在绝⼤多数情况下都⽐晶体⼩得多；
2) 晶体和⾮晶材料的导热系数在⾼温时⽐较接近，当温度升到c点或g点时，
晶体的已经减⼩到下限值，与⾮晶体⼀样，等于⼏个晶格间距的⼤⼩；两者的声⼦热容都接近3R，光⼦导热还未有明显的贡献；3) 晶体导热系数有⼀峰值点m，⽽⾮晶体导热系数没有峰值点，晶体各向同性，⾮晶体各向异性，⾮晶体物质的在⼏乎所有温度范围内均接近⼀常数。
4.简述固体材料热传导微观机理
固体中的导热主要由晶格振动的格波和⾃由电⼦的运动实现.⾦属中存在⼤量⾃由电⼦,电⼦质量很轻,能够迅速实现热量的传递,⾦属⼀般具有⽐较⼤的热导率.⾮⾦属晶体⾃由电⼦很少,其导热机构主要是晶格振动.如果晶格中某⼀质点处于较⾼温度,热振动较强烈,平均振幅也较⼤,其邻近指点所处的温度较低,振动较弱.由于质点间存在相互作⽤,振动较弱的质点在振动较强质点的影响下,振动加剧,热运动能量增加,这样热量就能转移和传递,使整个晶体中热量从温度较⾼处传向温度较低处,产⽣热传导现象.第⼗三周
1.请解释霍尔效应与电解效应?
霍尔效应：电⼦电导的特征是具有霍尔效应。沿试样x轴⽅向通⼊电流I（电流效应Jx），Z轴⽅向加⼀磁场Hz，那么在y轴⽅向将产⽣⼀电场Ey，这⼀现象称为霍尔效应。
电解效应：离⼦电导的特征是存在电解效应。离⼦的迁移伴随着⼀定的质量变化，离⼦在电极附近发⽣电⼦得失，产⽣新的物质，这就是电解现象。2.离⼦电导率的影响因素有哪些?（习题20）1) 离⼦电导率的影响因素有:温度、晶体结构、晶体缺陷。
2) 温度：随着温度升⾼，电导按指数规律增加。杂质活化能⽐基本点阵离⼦的活化能⼩许多，因此低温下杂质电导占主要地位，⾼温下热运动能⼒增⾼，本征电导的载流⼦数显著增多，固有电导起主要作⽤；
3) 晶体结构：熔点⾼的晶体,晶体结合⼒⼤,活化能⾼,电导率低；离⼦电荷⾼低影响活化能，离⼦电荷⼩，活化能⼩，⾼价正离⼦，价键强，活化能⼤，迁移率低；晶体结构紧密地晶体，可供移动的间隙⼩，间隙离⼦迁移困难，活化能搞，可获得较低的电导率；
4) 晶体缺陷：离⼦性晶格缺陷的⽣成及其浓度⼤⼩是决定离⼦电导的关键3.什么叫固体电解质,固体电解质应具备哪些特征
具有离⼦电导的固体物质称为固体电解质。只有离⼦晶体才能成为固体电解质，但并⾮所有的离⼦晶体都能成为固体电解质，离⼦晶体要成为固体电解质，必须具备两个条件：1.电⼦载流⼦的浓度⼩；2.离⼦晶格缺陷浓度⼤并参与电导。4.影响电⼦电导率的因素有哪些?
1) 电⼦电导率的影响因素主要有：温度、杂质缺陷、组分缺陷等2) 温度:温度变化不⼤时,电导率与温度符合指数式.`温度影响电⼦迁移率,低温下杂质离⼦散射起主要作⽤,⾼温下,声⼦散射起主要作⽤,但温度对
迁移率影响⽐对载流⼦浓度影响⼩得多,因此电导率队温度的依赖关系主要取决于浓度项,载流⼦浓度与温度成指数关系，低温阶段为杂质电导，温度升⾼，杂质全部电离完，本征电导激发的还不多，出现饱和区，温度继续升⾼为本征电导，符合指数关系。
3) 杂质缺陷：杂质离⼦引起局部能级使材料半导化从⽽提⾼材料的电导率；4) 组分缺陷：由于各种原因，⽐如环境温度和⽓氛的影响形成⾮化学计量配⽐化合物，引起晶体化学组成的偏离，形成离⼦空位或间隙离⼦，这些缺陷的种类和浓度影响材料的电导。5.玻璃电导的双碱效应及压碱效应
双碱效应是指当玻璃中碱⾦属离⼦总浓度较⼤时（占玻璃组成25—30%），总浓度不变，含两种碱⾦属离⼦⽐⼀种碱⾦属离⼦的玻璃电导率⼩，当⽐例适当时，电导率可降低很低。以K2O、Li2O为例说明双碱效应的原因：钾离⼦半径⼤于锂离⼦半径，在外电场的作⽤下，碱⾦属离⼦移动时，Li+离⼦留下的空位⽐K+留下的空位⼩，K+只能通过本⾝的空位；Li+进⼊⼤体积空位，产⽣应⼒，不稳定，只能进⼊同种离⼦空位较为稳定；⼤离⼦不能进⼊⼩空位，使通路堵塞，妨碍⼩离⼦的运动；相互⼲扰的结果使电导率⼤⼤下降。
压碱效应是指含碱⾦属玻璃中加⼊⼆价⾦属离⼦，特别是重⾦属氧化物，使玻璃的电导率降低。相应的阳离⼦半径越⼤，这种效应越强。这是因为⼆价离⼦与玻璃中氧离⼦结合⽐较牢固，能嵌⼊玻璃⽹络结构，堵塞迁移通道，使碱⾦属离⼦移动困难，电导率降低。第⼗四周
1.介质的极化包含哪些极化⽅式，各有什么特点？
介质的极化主要有电⼦位移极化、离⼦位移极化、松弛极化、转向极化、空间电荷极化、⾃发极化等。1) 电⼦位移极化是在外电场作⽤下，原⼦外围的电⼦云相对于原⼦核发⽣位移形成的极化，特点是极化所需时间极短，不消耗能量；
2) 离⼦位移极化是离⼦在电场的作⽤下，偏移平衡位置引起的极化。离⼦位移极化建⽴时间10-12到10-13秒，消耗能量很少；
3) 松弛极化是松弛质点由于热运动使之分布混乱，电场⼒使之按电场规律分布，在⼀定温度下发⽣极化，松弛质点主要是材料中存在的弱联系电⼦、离⼦和偶极⼦。松弛极化的特点是⽐位移极化移动较⼤距离，移动时需克服⼀定的势垒，极化建⽴时间长，需吸收⼀定的能量，是⼀种⾮可逆过程；
4) 转向极化是具有恒定偶极矩的极性分⼦在外加电场作⽤下，偶极⼦发⽣转向，趋于和外加电场⽅向⼀致，与极性分⼦的热运动达到统计平衡状态，整体表现为宏观偶极矩。极化时间10-2—10-10秒，需要克服⼀定势垒，极化建⽴时间长，需要吸收⼀定能量；
5) 空间电荷极化是在不均匀介质中，如介质中存在晶界、相界、晶格畸变、杂质、⽓泡等缺陷区，都可成为⾃由电⼦运动的障碍；在障碍处，⾃由电⼦积聚，形成空间电荷极化，⼀般为⾼压式极化。极化建⽴的时间：⼏秒—数⼗分钟—数⼗⼩时
6) ⾃发极化是由晶体的内部结构造成，并⾮由外电场引起，这类晶体每个晶胞⾥存在固有电矩铁电体具有特殊的晶体结构，存在⾃发极化2.⽆机介质的损耗有哪⼏种，如何降低材料的介质损耗
（1）⽆机材料的损耗主要包括电导损耗、松弛损耗、电离损耗、结构损耗。
电导损耗是由于介质内部漏导造成的损耗，松弛损耗是介质极化的建⽴引起的电流所引起的损耗，松弛损耗是松弛质点位移较长距离需要克服⼀定势垒，因此需要吸收能量因⽽造成损耗；电离损耗主要是含有⽓孔的固体介质在外电场强度超过了⽓孔内⽓体电离所需要的电场强度时，由于电离⽽吸收能量，造成损耗；结构损耗是和介质内部结构的紧密程度密切相关的介质损耗，结构紧密地晶体或玻璃体的结构损耗很⼩，但是当某些原因（如杂质的参⼊，试样经淬⽕急冷的热处理等）使它的内部结构变松散了，会使结构损耗⼤⼤提⾼。除此以外⽆机材料表明⽓孔吸附⽔分、油污及灰尘造成表⾯电导引起的损耗。
（2）降低⽆机材料的介质损耗可采取以下措施：
选择合适的主晶相；在改善主晶相性能时，尽量避免产⽣缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体；尽量减少玻璃相，不得不引⼊玻璃相时，采⽤双碱效应和压碱效应；防⽌产⽣多晶转变，注意焙烧⽓氛；控制好最终烧结温度使产品“正烧”。3.介质损耗的双碱效应及压碱效应
1) 双碱效应：在玻璃中加⼊两种碱性氧化物形成微晶结构，玻璃由不同结构的微晶组成。碱性氧化物在⼀定⽐值下，形成的化合物中离⼦与主体结构较强地固定着，实际上不参加引起戒指损耗的过程；在离开最佳⽐值的情况下，⼀部分碱⾦属离⼦处于微晶的外⾯，即在结构不紧密处，
使介质损耗增⼤。
2) 压碱效应：在碱玻璃中加⼊⼆价离⼦，⼆价离⼦有⼆个键能使松弛的碱玻璃结构⽹巩固起来，减少松弛极化作⽤，因⽽使损耗降低。4.简述本征击穿理论和“雪崩”电击穿理论机理
1) 本征电击穿理论：在强电场下，固体导带中可能因冷发射⽕热发射存在⼀些电⼦；这些电⼦⼀⽅⾯在外电场作⽤下被加速，获得动能；另⼀⽅⾯与晶格振动相互作⽤，把电场能量传递给晶格。当这两个过程在⼀定
的温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导；当电⼦从电场中得到的能量⼤于传递给晶格振动的能量时，电⼦动能就越来越⼤，⾄电⼦能量达到⼀定值时，电⼦与晶格振动的相互作⽤导致电离产⽣新电⼦，使⾃由电⼦数迅速增加，电导进⼊不稳定阶段，击穿发⽣。介质中由于杂质和缺陷能级的存在可能存在⾃由电⼦，这些⾃由电⼦被电场加速，从电场获得能量A(E,u)，另⼀⽅⾯电⼦与晶格波发⽣相互作⽤会损耗能量
B(T0,u),平衡时A=B，当电场增⼤，使平衡破坏时，碰撞电离便⽴即发⽣，这⼀起始场强作为介质电击穿场强的理论即为本征击穿理论。2) 本征电击穿理论只考虑电⼦的⾮稳态，不考虑晶格的破坏过程，引起⾮稳定态（即平衡⽅程的破坏）的起始场强定义为介质的电击穿场强。“雪崩”电击穿理论以碰撞电离后⾃由电⼦数倍增到⼀定数值（⾜以破坏介质绝缘状态）作为电击穿判据。碰撞电离“雪崩”击穿的理论模型与⽓体放电击穿理论类似。Seitz提出以电⼦“崩”传递给介质的能量⾜以破坏介质晶体结构作为判据。第⼗五周
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