Управление образования южно казахстанской области
Композиционные проводящие материалы
жүктеу/скачать 2.35 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Контрольные вопросы
- Тема: 2.1.1 Влияние температуры на сопротивление проводниковых материалов. Зависимость удельного сопротивления металлов
| Композиционные проводящие материалы
Проводящие композиционные материалы – механические смеси порошков металлов и их соединений с органической или неорганической связкой. Свойства: большое удельное электрическое сопротивление, слабо зависящее от температуры; возможность управления электрическими свойствами с изменением состава; В качестве органических связующих используют фенольные или эфирные смолы – эпоксидную, кремнийорганическую. В качестве неорганических – полимеры, порошкообразное вещество, неорганические эмали. Кермет – композиция в виде порошка от светло- до темно-серого цвета. В состав кермета входят окись кремния и порошок хрома. Контактол – токопроводящие пасты, клеи, эмали, служащие для получения электрических контактов. В зависимости от типа металлического наполнителя выделяют контактолы, содержащие серебро, никель, палладий, золото. Контрольные вопросы: Электрическое сопротивление, механическая прочность. Композиционные проводящие материалы. Неметаллические проводниковые металлы. Влияние термической обработки на свойства алюминий и меди. Тема: 2.1.1 Влияние температуры на сопротивление проводниковых материалов. Зависимость удельного сопротивления металлов Рассмотрим движение свободных электронов в виде плоскихэлектронных волн, длина которых λ определяется соотношением деБройля (1.3). Такая электронная волна распространяется в строгопериодическом потенциальном поле без рассеяния энергии. Это означает, что в идеальном кристалле длина свободного пробега электронов равна бесконечности, а сопротивление электрическому токуравно нулю. Причинами рассеяния электронов в реальных металлах, создающего электрическое сопротивление, являются: • тепловые колебания узлов кристаллической решетки (ρт - тепловая составляющая электрического сопротивления); • примеси и дефекты структуры (ρост - составляющая ρ, обусловленная нетепловыми факторами). Известно, что эффективное рассеяние энергии электронов происходит в том случае, если размер рассеивающих центров (дефектов) превышает 1/4 длины волны. В металлах энергия электроновпроводимости составляет 3…15 эВ, этой энергии соответствуетдлина электронной волны λ = 0,3…0,7нм. Поэтому любые микронеоднородности и несовершенства кристаллического строения вызывают снижение проводимости.Итак, удельное сопротивление реальных металлов представляет собой сумму двух составляющих: ρ = ρт+ ρост. Относительное изменение удельного сопротивления металловпри изменении температуры характеризует температурный коэффициент удельного сопротивления: αρ = Металлы имеют положительное значение αρ, т.е. с ростомтемпературы ρ увеличивается, что связано с увеличением амплитуды тепловых колебаний узлов кристаллической решетки. Причем удельное сопротивление растет пропорционально температуре. Однако линейная зависимость ρ(Т) нарушается при низкихтемпературах из-за снижения амплитуды и частоты тепловых колебаний атомов. Максимальная частота тепловых колебаний определяет характеристическую температуру - температуру Дебая (θD ≈ 400 K) θD = где h - постоянная Планка; k - постоянная Больцмана. Температурная зависимость удельного сопротивления металлов. В области сверхнизких температур, близких к абсолютному нулю, значение ρ практически не зависит от температуры и определяется остаточным сопротивлением ρост. В этой области у некоторых металлов наблюдается состояние сверхпроводимости (Тсв - критическая температура сверхпроводимости). В узкой переходной области II (до температуры θD) удельное сопротивление растет по степенной зависимости ρ~Tn. Экспериментально установлено, что линейная зависимость ρ(Т) справедлива отТ= 2/3 θDи сохраняется у большинстваметаллов вплоть до температуры плавления. В области линейнойзависимости (III) уделное электрическое сопротивлениеопределяетсяпо формуле ρ = ρ0[1+ αρ(T −T0)], гдеρ0 - удельное сопротивление при начальной температуре (например, при комнатной Т0 = 293 К). Припереходеизтвердогосостояния в жидкое у большинстваметаллов наблюдается резкое увеличение удельного сопротивления (в 1,5…2 раза), связанное с нарушением ближнего порядка врасположении атомов. Исключение составляют висмут, сурьма,галлий, объем которых при плавлении уменьшается, что сопровождается уменьшением удельного сопротивления. В табл. 2 приведены основные характеристики некоторых металлов. жүктеу/скачать 2.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|