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第7章 玻璃的电学、磁学性质 electric magnetic property 一、玻璃的导电性 常温绝缘体，TTg导电性提高很快，熔融良导体。 1.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 体积电阻 表面电阻 第一页，共二十三页。 二、导电机理 1.离子导电（大多数硅酸盐玻璃） * 以离子为载电体。有移动性的载电离子在外加电场的作用下发生定向移动，贯穿整个玻璃体即表现为导电性。 * 载电离子（Na+ K+） 能动度相差较大时， 由能动度最大的离子承担 * 外加电场 存在 ? 定向移动。 +1/2bqE －1/2bqE b W E 第二页，共二十三页。 2.电子导电 （1）表面电子导电 （2）体积电子导电 三、影响电导率的因素 1.组成 （1）R2O a. 迁移性好，对电导率影响最大。 Na+Li+K+ 如：石英玻璃加0.04ppm的Na+时?由1017降为1013欧姆/厘米 第三页，共二十三页。 b.混合碱效应 K2O:Na2O = 4:1 电阻最大 ①T? 效应减弱 ②加入第三种碱，效应明显。 ③Fe2O3的影响 2%~6%影响小 6%~12%使效应减弱 （wt%） 12%~16%效应消失 第四页，共二十三页。 （2）RO a. 无碱玻璃中参与导电 b. 普通玻璃中使电阻增大(压制效应) Ba2+Pb2+Sr2+Ca2+Zn2+Mg2+Be2+ （3）R2O3 a. B2O3使电阻增大 b. Al2O3反常 量少 [AlO4]，电阻减小。 量大 [AlO6]，在网络空隙中，电阻增大。 第五页，共二十三页。 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 第六页，共二十三页。 （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。 第七页，共二十三页。 （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。 · K2ONa2O · PbOBaOCaOMgOZnO · Al2O3使Tk-100减小，B2O3可使Tk-100增大。 第八页，共二十三页。 3.热处理的影响 （1）离子导电玻璃 快冷?慢冷? 电子导电玻璃 快冷?慢冷? （2）分相 连通相组成有关。 （3）玻璃应力 应力使?减小。 第九页，共二十三页。 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。 单位：欧姆 -1 2.影响因素 （1）温度 100?C 表面导电比体积电导大得多 100?C 两种导电基本一致。 （2）湿度 大气对玻璃侵蚀越强，表面电阻率越小。 第十页，共二十三页。 （3）组成 a. R2O 含量增多 ?s减小。 K2O作用明显 b. CaO、MgO、BaO、PbO、Al2O3等取代 Na2O-SiO2中的SiO2 ，使?s增大。 c. B2O3 Fe2O3代Na2O-SiO2中的SiO2（20%）使?s增大。 第十一页，共二十三页。 4.改变?s的方法 表面涂层（1）憎水层使?s增大 （2）金属、半导体膜使?s减小 3. ?s的计算 ?s= ?s100ek(1－h) ?s100——相对湿度为100%时表面电阻率 h——相对湿度 第十二页，共二十三页。 五、玻璃的介电损耗dielectric loss 1.介电损耗Q 定义：玻璃在电场作用