介電材料的研究與發展
介電材料dielectric material ，又稱電介質，是電的絕緣材料。
主要用於製造電容器。要求材料的電阻率高，介電常量大。種類很多，重要的有金紅石（tio2）瓷，含二氧化鈦的復合氧化物陶瓷，如鈦酸鈣、鈦酸鎂、鈦酸鋇等。
雲母具有層狀結構，易剝離成薄片，適於用作疊層型電容器。六方氮化硼耐高溫、導熱係數大，是理想的高溫導熱絕緣材料。白寶石（α-al2o3）、尖晶石（mgoal2o3）等可作電子器件的襯底材料，可在它上面生長單晶矽膜。
電容器是電子、電力工業中一種常用的電子、電器元器件，它的用途十分廣泛、電容器是儲存從電路中得到的電荷的器件，它可以使訊號的波動趨於平滑，積蓄電荷使電路的其餘部分免遭破壞，儲存的電荷供以後分配、使用，甚至還可以改變電訊號的頻率，電容器的設計原則是使電荷儲存在兩個導體之間的極化材料(介電材料)中。對介電材料的要求是必須容易極化，同時還必須有很高的電阻率和介電強度，以防止電荷在兩個導體板之間通過。這種限制電流不能在兩個導體之間通過的作用和絕緣材料的作用一樣，從這個意義上說，介電材料是一類特殊的絕緣材料，它又有絕緣材料不具備的儲存電荷的功能，能夠儲存電荷是介電材料的主要功能，因此，它必須是具有很高介電常數的一舉材料。
在電工技術中，電介質主要用作為電氣絕緣材料，故電介質亦稱為電絕緣材料。隨著科學技術的發展，發現一些電介質具有與極化過程有關的特殊效能。如不具有對稱中心的晶體電介質，在機械力的作用下能產生極化，即壓電性；不具有對稱中心，而具有與其他方向不同的唯一的極軸晶體存在自發極化，當溫度變化能引起極化，即具有熱釋電性；當自發極化偶極矩能隨外施電場的方向而改變，它的極化強度與外施電場的關係曲線與鐵磁材料的磁化強度與磁場的關係曲線極為相似，即具有電滯曲線(鐵電性)。
具有壓電性、熱釋電性、鐵電性的材料分別稱為壓電材料、熱釋電材料、鐵電材料。這些具有特殊效能的材料統稱為功能材料。它是電介質的乙個重要組成部分。
可用作機械、熱、聲、光、電之間的轉換，在國防、探測、通訊等領域具有極為重要的用途。
用於顯示的液晶，在靜電效應的應用和防護方面的材料，可以用於**技術方面的微波電介質材料，以及作為結構材料應用的電介質
這裡指的是利用介電常數的實部和虛部的材料。日前主要用作電容器的介質；它要求有高的介電常數和擊穿場強，還要有低的損耗和漏電電流，鐵電相變和介電損耗在介電材料中的利用。在鐵電相變或反鐵電相變點附近，電介質的介電常數有很大值。
從理論k，對於理想完整的單晶體，根據居里—外斯(curie—：weiss)定律，在居里點附近介電常數向無限大發散。但這麼一來溫度範圍就太窄了，在工藝上的方法是以鐵電體和反鐵電體的這一特性為基礎，採用摻雜等技術使相變點變為乙個溫度範圍較寬的相變區，在區內仍有足夠大的介電常數．這時的相變成為擴散型的相變。
增加電容器單位體積(或單位重量)的電容量的巧妙的一些新方法。目前，電容器還主要用於電子技術和電工方面．注意到電容器貯存的電能為專cy2，若能提高它的耐壓以及單位體積的電容量c，則電容器所貯存的電能是十分可觀的，在引發可控熱核反應時，方法之一就是利用電容器貯存的能量在很短時間內釋放出來以產生足夠高的溫度．如果電容器單位重量貯存的能量能達到一般鉛蓄電池的水平(32．4w．h／k8)，則電容器就有可能進一步發展為能源貯存之用．目前許多學者對這方面的研究還是樂觀的。
高分子聚合物從來都是良好的絕緣電介質材料．但是近年夫卻研製出導電的聚乙抉(pa)．在摻雜pa塑料中，其室溫導哇串已可達到銅的1／4．因為pa的密度比cu小很多，若按同禍重量計，接雜pa的電導已比銅大二倍，可見對電介質材料的研究往往還涉及到許多重要的非電介質的問題。
下面就各種型別的介電材料的效能特點簡述如下：
1.紙電容器：它是由不合雜質的超薄紙與鋁箔一起捲繞成芯子，焊外部引出線後裝入外殼中，然後再用經過脫氣的石蠟或絕緣油進行防潮封裝製成。
它具有容量大，使用溫度高，**低等特點。由於紙是纖維素組成，它含有0h基。oh基團使電容器具有較高的介電常數。
但是由於0h基的存在也較易吸潮。在電場的作用下，它相對整個分子鍵而轉動產生結構極化效應。因而適用於高壓、高能量領域，但不適用於高頻領域。
具體的應用範圍如：發報機、車輛控制裝置、通訊機、計算機、製冷機、冷凍機、電風扇、洗衣機等產品中。
2.鍍金屬紙電容器或叫金屬化紙電容器是在薄紙上先塗佈一層塗料，然後用真空鍍膜的方法在薄紙上沉澱一層金屬膜代替鋁箔作為電極的電容器。其製作方法和紙電容器的製作方法一樣。
塑料薄膜電容器是以各種塑料薄膜為介電材料。其生產工藝和紙電容器相似，包括塑料薄膜和金屬箔纏繞成芯子，焊外部引出線，浸蠟密封等幾個工序。它具有比紙電容器的介電常數更大，而且無吸濕性等特點。
所以絕緣電阻大，體積也比紙電容器小，可靠性高。因此從第：次世界大戰後，它逐漸取代歷史悠久的紙電容器市場。
對於耐熱性較好的塑料薄膜也可以像紙電容器那樣，在薄膜表面金屬化，製成金屬化的薄膜，在上述的各種塑料薄膜電容器中以滌綸即對苯二甲酸乙二醇酯應用最為廣泛，由於它具有優異的電氣效能、耐熱性能和機械效能，而且**便宜，可以表面金屬化等特點，因此它占有塑料薄膜電容器一半以上的市場。
塑料薄膜電容器大量用於工業測量儀器、工業計量儀器、計算機以及電視機、發電機、音響等家用電器裝置中。
鋁電解電容器：制法是將厚度為50—100屍m的鋁箔脫脂洗淨後，用電化學方法進行腐蝕，使表面凹凸不平，使實際有效面積擴大十至數十倍。然後進行陽極氧化，使鋁箔表面生成一層三氧化二鋁的介電薄膜。
這層三氧化二鋁作為電介質，根據電介質外面緊靠著的電解質的不同，可分別製成濕式電解電容器和固體電解電容器。若是電解質為液體，就是濕式電解電容器。如將上面陽極氧化後得到的鋁箔，再用不含有雜質的吸水性較強的紙作為隔離層，將紙與上述鋁箔一起捲繞起來，加入預先配製的乙二胺—硼酸溶液(電解液)進行浸漬，最後裝於電容器外殼並進行密封處理，即可得到濕式電解電容器。
在這種電容器中，鋁箔是正極，而電解液是負極。固體電解電解器的制法是：在表面積增大了的高純度鋁金屬燒結塊表面或鋁箔的表面上形成電介質氧化膜後，浸入硝酸錳的水溶液中，然後取出，加熱，使硝酸錳分解生成二氧化錳，並附著在電介質上。
這種二氧化錳層作為陰極，浸石墨，焊錫後，用引線引出外部。陽極預先從鋁金屬直接引出。裝入外殼封裝或直接用樹脂封裝。
袒的化學穩定性很好，而且ta205的介電常數為a120；的4倍，因此，用袒作為陽極來製作電解電容器，比鋁電解電容器的效能更好，但成本比鋁電容器高。其製造方法和鋁電解電容器的方法一樣，一般鈕電解電容器採用固體電解電容器。鋁電解電容器已廣泛應用於要求大容量的電子線路中，例如，收音機、電視機、立體音響裝置、民用顯像電子裝置、照相閃光燈、氖燈、點火機等放電電源，以及計算機穩壓電源和用於馬達起動等。
鈕電解電容器適用於高溫、低溫和高頻的場合，通常情況下，僅用於要求可靠性高的通訊機，測量儀，計算機等工業用電子裝置中。民用一般限於小型大容量特殊要求的部分電子裝置中。這種電容器還不能整合化。
陶瓷電容器雖然靜電電容範圍較小，但是由於電子計算機，電視攝像機及汽車、鐘錶等機電一體化，特別是積體電路的發展，陶瓷電容器得到了很大的發展。陶瓷電容器的製造方法是將上面所提到的如二氧化鑽、鑽酸鹽、鈕酸鹽、鉻酸鹽等原料，按一定配比製成電介質材料後，再將它加工成所需的形狀和尺寸，燒結成陶瓷，然後在陶瓷的兩面塗附金屬電極，焊接引出端線，塗絕緣層。目前這種製造工序已有相當部分可以實行自動化生產。
為了擴大陶瓷電容器的電容量範圍，現已開發出了半導體陶瓷電容器，這種電容器開發成功可製造出適合電晶體低壓電路所需的小型大容量陶瓷電容器，由於半導體陶瓷電容器擴大了陶瓷電容器的電容量，因而能夠同有機薄膜電容器。固體鈕電解電容器等相媲美，而且在**上半導體陶瓷電容器較低，因而很有發展前途。半導體陶瓷電容器按其微觀結構可分為阻擋層型、還原再氧化型、晶界型三種型別、這三種半導體陶瓷電容器中，第一種由於結構上絕緣性能不高，近年來，產量逐漸減少，後兩種半導體陶瓷電容器，產量增加較快，還原再氧化型效能好，質量高、生產技術成
3.溫度補償電容器
主要用於高頻振盪電路中作為補償電容介質，在效能上要求具有穩定的電容溫度係數和低的介質損耗。
4.熱穩定型電容器陶瓷材料
（1）高頻熱穩定電容器陶瓷，其主要特點是介電常數的溫度係數的絕對值很小，有的甚至接近於零。
（2）高介電常數電容器（新型電容器陶瓷材料）分為：高溫燒結型（1300 以上）、中溫燒結型（1000—1250 ）、低溫燒結型（低於900 ）
（3）微波介電陶瓷，主要用於用作諧振器、濾波器、介質天線、介質導波迴路等微波元器件。可用於移動通訊、衛星通訊和軍用雷達等方面
評價微波介電陶瓷的主要技術引數是介電常數 ，品質因數q和頻率溫度係數tcf。
用於微波頻段的介質一般要滿足如下4個要求：（1）高介電常數（2）低介質損耗（高q）（3）溫度膨脹係數小（4）低頻率溫度係數tcf
微波陶瓷材料的研究進展：
1）新材料系統相圖的研究，晶體結構和微波介電效能的關係的研究，化合物形成的機理及動力學研究
2）材料摻雜改性技術的研究
3）材料製備工藝技術的研究
4）低燒材料的開發研究
5）工程化生產技術研究
6）器件結構的設計、效能的優化及測試技術的研究
7）器件多層片式化的技術
5.液晶是一類重要的電介質功能材料。液晶（liquid crystal）是一種特殊的液態晶體或者晶態液體，即液態和晶態的中間態。
它既具有液體的易流動性，又具有晶體的某些各向異性特點。液晶本身是一種流體，但其中的分子取向表現出某種規則排列。液晶分子為細長的棒狀，這些分子具有電偶極距。
由於液晶分子間的相互作用力很弱，故其排列規律很容易受到力學的，電學的，熱學的和化學的影響；從而產生介電性質的變化並提供一定的技術應用。按照分子排列狀態可以將液晶分為向列型，膽甾型，近晶型。
2023年，最先用膽舀相液晶成功地測定了物體表面的溫度變化。將液晶塗在物體表面，表面的溫度不同可以使液晶呈現不同顏色．一些膽舀相液晶化合物在1℃左右的溫度變化範圍內，就可顯示從紅到藍整個區域內務種不同的顏色．2023年發現向列相液晶的透明薄層通電時出現混濁現象，接著發現許多新型電光效應．這使它可以方便地用於電子工業的顯示器；例如計算機和電子手錶等．這種顯示器最重要的特點之一為所需功耗比已知的義它任何方法都小得多．近來，大螢幕液晶影象顯示和電視顯示日益引起注意．
材料物理複習之材料的介電效能
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