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第1章 绪论1

1.1　功能陶瓷的基本性质1

1.2　功能陶瓷的分类及应用2

1.3　功能陶瓷的发展6

第2章　功能陶瓷的电导7

2.1　量子电导理论初步7

2.1.1　波粒二象性7

2.2　电导、电导率与电阻率8

2.1.2　费米能级8

2.3　载流子12

2.4　离子电导16

2.4.1　晶体的缺陷及其浓度16

2.4.2　离子载流子的迁移22

2.4.3　离子电导率27

2.5 电子电导30

2.5.1　晶体中电子的能带30

2.5.2　电子载流子的浓度32

2.5.3　电子载流子的迁移及迁移率34

2.5.4　影响电子电导率的因素37

2.6　空间电荷效应42

2.7　高温直流负荷下陶瓷材料的电化学老化45

2.8　陶瓷的表面电导47

2.9　玻璃的电导48

2.10　功能陶瓷材料的电导49

参考文献50

3.1　极化强度51

第3章　功能陶瓷的极化51

3.2　表面电荷52

3.3　介电系数53

3.4　极化强度P与介电系数ε的关系55

3.5　克劳修斯-莫索蒂方程56

3.6　极化的基本形式59

3.6.1　位移极化60

3.6.2　松弛极化66

3.6.3　其他极化形式72

3.7.1　混合物法则74

3.7　陶瓷材料的极化74

3.7.2　陶瓷介质的极化75

3.7.3　介电常数的温度系数和主要的影响因素75

参考文献78

第4章　介质耗损79

4.1　介质损耗及其基本形式79

4.1.1　介质损耗79

4.1.2　电导损耗81

4.1.3　离子松弛损耗83

4.2　有电导的陶瓷介质损耗89

4.2.1　恒定电场下的吸收电流89

4.2.2　交变电场下的极化电流和电流叠加原理90

4.3　陶瓷材料的介质损耗95

4.3.1　离子晶体的介质损耗95

4.3.2　玻璃的介质损耗96

4.3.3　电离损耗和结构损耗97

4.3.4　降低陶瓷材料介质损耗的常用方法97

参考文献99

第5章 陶瓷材料的击穿100

5.1　介质的击穿100

5.2　击穿的基本形式101

5.2.1　热击穿102

5.2.2　电击穿106

5.3　影响陶瓷材料击穿强度的因素107

5.3.1　不均匀介质中电压的分配108

5.3.2　陶瓷中的内电离111

5.3.3　表面放电和边缘击穿114

5.3.4 强电场作用下介质的应力116

参考文献118

第6章　铁电体和铁电性119

6.1　铁电体119

6.2 BaTiO3晶体120

6.2.1 BaTiO3晶体的结构120

6.2.2　BaTiO3晶体的电畴结构123

6.2.3　BaTiO3晶体的介电-温度特性124

6.3.1 BaTiO3基陶瓷的一般结构125

6.3　BaTiO3基陶瓷的组成结构和性质125

6.3.2　BaTiO3基陶瓷的电致伸缩和电滞回线126

6.3.3 BaTiO3陶瓷的介电系数-温度特性127

6.3.4　压力对BaTiO3基陶瓷介电性能的影响130

6.3.5 BaTiO3陶瓷的击穿131

6.3.6　BaTiO3陶瓷的老化132

6.3.7　铁电陶瓷的非线性132

6.3.8　BaTiO3陶瓷的置换改性和掺杂改性133

6.4.2　铁电陶瓷的应用和典型陶瓷材料135

6.4　铁电陶瓷的应用135

6.4.1　铁电陶瓷应具备的主要性能135

6.5　反铁电陶瓷的性能及其应用140

6.5.1　反铁电体的微观结构140

6.5.2　反铁电介质陶瓷的特性和用途142

6.6　铁电半导体陶瓷材料145

6.6.1 BaTiO3陶瓷的半导化145

6.6.2　影响BaTiO3陶瓷半导化的因素153

6.7.1　表面层陶瓷电容器159

6.7　半导体陶瓷的应用159

6.7.2　晶界层陶瓷介质及晶界层陶瓷电容器161

6.8　弛豫铁电体的特性、研究与应用164

6.8.1　弛豫铁电体的特性164

6.8.2　弛豫铁电陶瓷材料的研究与发展165

6.8.3　弛豫铁电陶瓷材料的应用167

参考文献168

第7章　压电性169

7.1 自发极化与铁电性169

7.2　压电效应170

7.3　压电晶体172

7.4　压电陶瓷材料的极化175

7.5　压电陶瓷的主要性能参数177

7.5.1　频率常数N177

7.5.2　机电耦合系数178

7.5.3　机械品质因数179

7.6　压电陶瓷的压电方程180

7.6.1　第一类压电方程组180

7.5.4　弹性柔顺常数180

7.6.2　第二类压电方程组183

7.6.3　第三类压电方程组183

7.6.4　第四类压电方程组183

7.7　压电振子184

7.7.1　压电陶瓷振子184

7.7.2　压电振子的振动模式185

7.8　压电陶瓷性能的稳定性188

7.9　压电陶瓷的应用及发展190

参考文献197

第8章　功能陶瓷的力学性质198

8.1 陶瓷材料的受力形变198

8.1.1　应力-应变曲线198

8.1.2　陶瓷材料的弹性变形199

8.1.3　陶瓷材料的塑性形变201

8.2　断裂力学基础205

8.2.1　理论断裂强度206

8.2.2　Griffith断裂理论207

8.2.3　材料的断裂韧性210

8.3　提高陶瓷材料强度和韧性的常用方法215

参考文献217

第9章　热学性能218

9.1　晶格热振动218

9.1.1　一维晶格的本征振动218

9.2　材料的热容227

9.2.1　热容的概念227

9.2.2　固体热容理论227

9.2.3　材料的德拜温度及相变232

9.3.1　热膨胀系数234

9.3　材料的热膨胀性能234

9.3.2　固体热膨胀机理235

9.3.3　热膨胀系数的影响因素238

9.3.4　多晶体复合材料热膨胀240

9.4　材料热传导242

9.4.1　基本概念和基本定律242

9.4.2　热传导理论243

9.4.3　多相和复合材料的热导率246

9.4.4　热导率的影响因素247

9.5　材料的抗热振性250

参考文献258

第10章　功能陶瓷的光学性质259

10.1　光通过介质的现象260

10.1.1　折射260

10.1.2　色散262

10.1.3　反射263

10.1.4　吸收272

10.1.5　散射275

10.1.6　透射277

10.2　无机材料的颜色282

10.3　无机材料的红外光学性质284

10.3.1 红外技术284

10.3.2　红外透过材料285

10.3.3　红外探测原理286

10.3.4　热探测器材料287

10.4　材料的光发射288

10.4.1　材料发光的基本性质290

10.4.2　荧光和磷光292

10.4.3　发光二极管294

10.5　光电效应295

10.5.1　光生伏特效应295

10.5.2　光电转换效率296

10.6　非线性极化298

10.7　电光及声光材料300

参考文献302

11.1　绪论303

第11章　功能陶瓷的磁学性能303

11.2　磁性的种类306

11.3　材料的磁性来源309

11.3.1　材料的磁性来源于原子磁矩309

11.3.2　电子轨道磁矩309

11.3.3　电子自旋磁矩310

11.3.4　原子的总磁矩310

11.4　宏观物质的磁性311

11.4.1　强磁性物质的磁性特征311

11.4.2　亚铁磁性氧化物的磁性313

11.5　与磁性有关的交叉物理效应321

11.5.1　磁热效应321

11.5.2　磁电效应323

11.5.3　磁光和光磁效应331

参考文献332

第12章　功能陶瓷的耦合性质333

12.1　功能材料的压电效应333

12.2.1　热释电现象335

12.2　功能材料的热释电效应335

12.2.2　热释电体的结构特点336

12.2.3　热释电效应的热力学336

12.2.4　热释电系数337

12.3　功能材料的电光效应338

12.4　功能材料的光电效应339

12.5　功能材料的磁光效应340

12.5.1　磁光效应341

12.5.2　磁光材料及应用342

12.6.1　声光相互作用：布拉格衍射和拉曼-奈斯衍射345

12.6　功能材料的声光效应345

12.6.2　声光效应的应用347

参考文献349

第13章　敏感陶瓷的性质350

13.1　热敏陶瓷350

13.1.1　陶瓷热敏电阻的基本参数350

13.1.2　正温度系数热敏电阻的主要特性及理论模型354

13.1.3　负温度系数（NTC）热敏电阻367

13.1.4　热敏电阻的稳定性370

13.1.5　NTC热敏电阻的应用及发展372

13.2　光敏陶瓷材料的基本性能及应用374

13.2.1　光电导效应374

13.2.2　光敏电阻陶瓷的主要特性375

13.2.3　光敏陶瓷材料的应用、研究和发展377

13.2.4　铁电陶瓷的电光效应、应用及其发展380

13.3　湿敏陶瓷材料的基本性能和应用386

13.3.1　湿敏陶瓷的主要特性387

13.3.2　湿敏机理388

13.3.3　湿敏陶瓷材料及元件391

13.3.4　湿敏陶瓷元件的应用393

13.4　压敏陶瓷材料的基本性能和应用394

13.4.1　压敏半导体陶瓷的基本性能395

13.4.2　ZnO压敏陶瓷400

13.4.3　ZnO压敏陶瓷的导电机理404

13.4.4　压敏陶瓷材料407

13.4.5　压敏电阻的应用409

13.5　气敏陶瓷材料的性能及应用410

13.5.1　气敏元件的主要特性411

13.5.2　等温吸附方程412

13.5.3　SnO2系气敏元件413

13.5.4　氧化锌（ZnO）系气敏元件421

13.5.5　氧化铁系气敏元件421

13.5.6　气敏陶瓷元件的应用和发展423

参考文献423

第14章 生物陶瓷材料的物理性能425

14.1　生物陶瓷材料的基本分类425

14.2.1　氧化铝陶瓷426

14.2　生物惰性陶瓷426

14.2.2　氧化锆陶瓷427

14.2.3　碳材料429

14.3　表面活性生物陶瓷433

14.3.1　生物活性玻璃和玻璃陶瓷433

14.3.2　羟基磷灰石437

14.3.3　磷酸钙骨水泥439

14.4　生物可降解陶瓷材料443

14.4.1　硫酸钙443

14.4.2　β-磷酸三钙材料444

14.5　生物医用纳米材料447

14.5.1　纳米氧化铁447

14.5.2　纳米羟基磷灰石448

14.5.3　其他纳米材料450

14.6　生物医用复合材料450

14.6.1　生物活性陶瓷之间的复合450

14.6.2　生物活性陶瓷与生物惰性陶瓷的复合451

14.6.3　生物活性陶瓷与生物高分子材料的复合451

14.6.5　生物活性陶瓷与人体组织中的有机质复合452

14.6.4　生物活性陶瓷与金属表面的复合452

参考文献453

第15章　超导电性456

15.1　超导电现象和超导临界参量456

15.2　超导体的性质458

15.2.1　完全抗磁性458

15.2.2　约瑟夫逊效应460

15.3　超导电性的唯象理论461

15.4.2　超导合金463

15.4.1　元素超导体463

15.4　超导体的分类463

15.4.3　超导陶瓷465

15.5　高温超导材料的应用与前景466

15.5.1　超导量子干涉计SQCID467

15.5.2　超导变压器467

15.5.3　磁通变换器468

15.5.4　超导计算机468

15.5.5　混频器468

15.5.7 高温超导无源、有源微波器件469

15.5.6　多层结构469

15.5.8　超导电缆470

15.5.9　超导同步发电机470

15.5.10　超导磁能存储系统470

15.5.11　超导电磁推进系统471

15.5.12　超导磁悬浮装置471

15.6　提高超导陶瓷Tc及Jc的途径472

参考文献475

第16章　纳米材料的物理性能476

16.1　纳米材料的概念476

16.2　纳米材料的超塑性477

16.3　纳米固体材料热学性能479

16.4　纳米固体材料光学性能481

16.5　纳米固体材料磁学性能485

16.6　纳米固体材料电学性能486

16.7　纳米材料的应用491

参考文献493