Bài thuyết trình Khoa học vật liệu đại cương – Chương 8: Tính chất điện

Bài thuyết trình Khoa học vật liệu đại cương – Chương 8: Tính chất điện tìm hiểu về sự dẫn điện, bán dẫn điện, tính dẫn điện trong gốm ion và polymer, khái quát chung về tính dẫn điện trong gốm ion và polymer, dẫn điện trong các vật liệu ion.

Ngành: Khoa học vật liệu

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Môn: Khoa học vật liệu đại cương Chương 8: TÍNH CHẤT ĐIỆN

Nguyễn Thị Lan Anh

Nguyễn Thị Nguyên

Trần Thị Lan Anh

Nhữ Sỹ Mạnh

Teamwork

Nguyễn Thị Ngọc Anh

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

< >

TÓM TẮT

Cấu trúc vùng năng lượng trong các vật rắn

Điện trở suất của kim loại

Tính chất dẫn điện liên quan với mô hình vùng năng lượng và liên kết nguyên tử

Độ dẫn điện

Độ linh động của điện tử

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

Sự dẫn điện

Bán dẫn tinh khiết (bán dẫn thuần)

Sự phụ thuộc nhiệt độ của độ dẫn và nồng độ hạt tải

Bán dẫn điện

Bán dẫn tạp chất

Tính dẫn điện trong gốm ion và polyme

Khái quát chung về tính dẫn điện trong gốm ion và polyme

Kết luận

Tính chất điện của

polyme

< >

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

Dẫn điện trong các

vật liệu ion

Ứng dụng

Khái quát chung về tính dẫn điện trong

gốm ion và polyme

-Ở nhiệt độ phòng: Phần lớn các polyme và gốm ion đều là vật liệu cách điện

>

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

Cấu trúc vùng năng lượng của

chất cách điện

Vùng hóa trị được điền đầy và tách xa vùng dẫn còn trống một khe vùng rộng (>2 eV)

vùng dẫn còn trống

khe vùng

vùng hóa trị đã được

lấp

=> Ở nhiệt độ phòng, chỉ có rất

ít điện tử nhận được năng

lượng đủ lớn để có thể bị kích

thích nhảy qua vùng cấm, dẫn

đến độ dẫn điện của gốm ion

và polyme là rất nhỏ.

Vật liệu Độ dẫn(Ω.m) -1

Graphit

Gốm

Nhôm oxit Sứ

Thủy tinh Na-Ca Mica

Polyme

Phenol formaldehyd Nylon 6.6

Polymetyl metacrylat Polyetylen

Polystyren Polyletrafloetylen

10 5

10 -10 -10 -12

10 -10 -10 -12

<10 -10

10 -10 -10 -15

10 -9 -10 -10

10 -9 -10 -12

<10 -12

10 -13 -10 -17

<10 -14

<10 -16

Độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng của một số vật liệu phi kim loại ô

- Các vật liệu đó thường được sử dụng trên cơ sở tính cách điện

của chúng, vì vậy, chúng cần có điện trở suất cao.

- Khi tăng nhiệt độ, độ dẫn điện thực tế của các vật liệu cách điện cũng tăng và có thể tăng nhiều hơn so với bán dẫn

Dẫn điện trong các vật liệu ion

< >

- Ion của hầu hết các tinh thể đều nằm ở các vị trí xác định trong ô mạng và

sự dịch chuyển là không đáng kể, chúng dao động xung quanh vị trí của nó bởi năng lượng nhiệt

Activity

- Các cation và anion trong vật liệu đều có điện tích và do đó chúng đều

có khả năng di chuyển hoặc khuếch tán khi có mặt điện trường

- Anion và cation sẽ chuyển dời theo hướng ngược nhau

- Độ dẫn tổng của một vật liệu ion bằng tổng của các đóng góp của điện

tử và ion: đóng góp nào chiếm ưu thế là tùy thuộc vào vật liệu, độ tinh khiết, nhiệt độ

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

σ toàn phần = σ điện tử + σ ion

- Độ linh động μi ứng với mỗi loại ion:

ni và Di: hóa trị và hệ số khuếch tán của mỗi ion

Sự đóng góp của ion vào độ dẫn tổng tăng với sự tăng nhiệt độ

Đa số các vật liệu ion vẫn là cách điện mặc dù có sự đóng góp

của hai kiểu độ dẫn điện

< >

Tóm lại

Tính chất điện của polyme

- Bởi không có sẵn một số lớn các điện tử do tham gia vào quá trình dẫn

->Đa số các vật liệu polyme dẫn điện kém.

-Cơ chế dẫn điện chưa rõ ràng -Tính dẫn trong polyme tinh khiết cao là dẫn điện tử.

Mon

Wed

Thu

Tue

< >

- Polymer dẫn điện

+Độ dẫn 1.5x10 7 (Wm) -1

+Quan sát được ở:

polyacetylene,polyparaphenylene, polypyrrole và polyamiline đã được pha tạp

+Do xen kẽ các liên kết đơn - đôi

Wed

Thu

Fri

Tue

-Polyme tinh khiết cao có cấu tạo vùng năng lượng đặc trưng của chất cách điện.

-Cơ chế tạo số lớn điện tử tự do và lỗ trống trong các polyme dẫn là phức tạp, hiểu đơn giản là sự xuất hiện của nguyên tử tạp chất dẫn đến hình thành vùng năng lượng mới phủ lên vùng dẫn và vùng hóa trị của polyme tinh khiết, làm xuất hiện vùng hóa trị và vùng dẫn

bị chiếm đầy một phần và tạo nên nồng độ điện tử và lỗ trống cao ở nhiệt độ phòng.

-Các polyme dẫn điện có ưu thế trong một loạt ứng dụng do chúng có trọng lượng riêng thấp, độ dẻo cao và dễ chế tạo.

Sự định hướng các mạch

polyme

cơ học

từ trường

VẬT LIỆU:

+)có tính dị hướng cao

+)có độ dẫn cực đại dọc theo hướng đã được định hướng quá trình

tổng hợp

Ứng dụng:

-Gốm áp điện: thiết bị cảm

biến, đầu dò siêu âm, bộ

phận đánh lửa khí

-Gốm bán dẫn: vòng bi

gốm, công nghệ plasma

-Gốm siêu dẫn: nam châm

siêu dẫn, tàu đệm từ, máy

gia tốc, máy chụp hình

điện não

-Chất chống tĩnh điện cho phim ảnh

-Chất ức chế ăn mòn -Linh kiện điện tử -Lớp phủ chống tĩnh điện -Vật liệu màn chắn điện từ -Dây dẫn trong các cấu kiện hàng không và vũ trụ

1,Vật liệu gốm ion

< >

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

Thiết bị truyền

Thiết bị cảm biến

< >

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

Bộ phận đánh lửa khí

Thiết bị truyền động

< >

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue

Pin mặt trời

Chất chống tĩnh điện cho phim ảnh Điốt phát sáng(LEDs)

Màn hình điện thoại di

động, TV Cửa sổ thông minh

2, Vật liệu polyme: dây dẫn

Gốm ion và polyme:

- Độ dẫn điện thấp hầu như là vật liệu cách điện.

- Cơ chế dẫn điện chưa rõ ràng.

- Đều có ứng dụng cao trong công nghiệp kĩ thuật - điện tử, hàng không - vũ trụ.

Kết luận

Mon

Wed

Thu

Fri

Tue