9玻璃的电、磁学性质.pptVIP

玻璃工艺学 玻璃工艺学 玻璃工艺基础 * * 第六节 玻璃的电学、磁学性质 常温玻璃为绝缘体 TTg后导电性提高很快 熔融时为良导体 一、玻璃的导电性 第六节 玻璃的电学、磁学性质 （一）描述导电性的参数 1. 电导K（通过电流的能力） K=X·S/L X为电导率 体积电导 表面电导 2. 电阻率ρ（阻碍电流的能力） ρ=1/X 电阻R=1/K ρ的单位：欧姆 · 米 表面电阻 体积电阻 第六节 玻璃的电学、磁学性质 （二）导电机理 1.电子导电 （1）表面电子导电 * 含Pb、Bi的玻璃在H2中还原成胶态导电膜 * 镀膜 金属、氧化物膜（Au、Pt、SnO2） （2）体积电子导电 *在硅、硼酸盐中加入Fe 、 Mn等变价金属离子，或磷酸盐 中加入V2O5 变价离子部分电子未被束缚，易激发成自由电子而导电。 *不含氧的硫属化合物玻璃，如As2Se3玻璃 第六节 玻璃的电学、磁学性质 2.离子导电（大多数硅酸盐玻璃） 以离子为载电体: 载电离子以能动度最高的阳离子为主。（Na+ 、K+） 在能动度相差较大时，几乎完全由能动度最大的离子承担. Tf以上阴离子团也参与 外加电场 : 只有它存在时离子才会 定向移动 +1/2bqE －1/2bqE b W E 第六节 玻璃的电学、磁学性质 （三）影响电导率的因素 载流子浓度、网络骨架联结程度、空隙大小、载流子本性等 →载流子数目、迁移速度→导电性 1.组成 （1）R2O a. 迁移性好，对电导率影响最大。 Na+Li+K+ 如：石英玻璃中加入0.04ppm的Na+时电阻由1017降为 1013 欧姆/厘米 第六节 玻璃的电学、磁学性质 b.混合碱效应 K2O:Na2O = 2:1 电阻最大 ①加入第三种碱，效应更明显。 ②T升高效应减弱 ③Fe2O3的影响 （wt%） 2%~6%影响小 6%~12%使效应减弱 12%~16%效应消失 第六节 玻璃的电学、磁学性质 （2）RO a.无碱玻璃中参与导电 b.普通玻璃中因压制效应使电阻增大，随半径增大而明显: Ba2+Pb2+Sr2+Ca2+Zn2+Mg2+Be2+ （3）R2O3 a. B2O3使电阻增大 b. Al2O3反常 量少时为[AlO4]，体积大，扩散迁移易，电阻减小。 量大时为[AlO6]，在网络空隙中，电阻增大。 R2O- SiO2玻璃的电阻 0.2 第六节 玻璃的电学、磁学性质 2. 温度的影响 （1）低温 lg?=A+B/T A=log3kT/n0q2?2? B=?/k loge n0--单位体积离子数 q--离子电荷 ?--能量势垒 ?--活化能 ?--离子振动频率 一般A=1.5~(- 4.5) B=3000~6000 （2）高温 log?=a+bT+cT2 b常为负值且绝对值远大于c T升高，参与导电的离子数目、种类增多且振动频率加快，迁移速度加快。 第六节 玻璃的电学、磁学性质 （3）Tk-100指标 定义：电阻率达到100兆欧·厘米时的温度。 Tk-100越高绝缘性越好。 · K2O比Na2O更可提高Tk-100 · PbOBaOCaOMgOZnO · Al2O3使Tk-100减小，B2O3可使Tk-100增大。 第六节 玻璃的电学、磁学性质 3.热处理的影响 （1）离子导电玻璃: 快冷?慢冷? 结构松，离子迁移易 电子导电玻璃: 快冷?慢冷? （2）分相 : 连通相组成有关。 (3) 析晶、微晶化： 完全析晶： ?增加几个数量级 部分析晶： ?取决于R2O在晶体和玻璃相中的 分配 （4）玻璃应力: 应力存在使?减小。 第六节 玻璃的电学、磁学性质 （四）玻璃的表面电导 1.意义：表面电导是将一边长为1cm的正方形面积，在 其边测得的值。