該圖片由注冊用戶"含苞裕放"提供，版權聲明反饋

電工材料有哪些

1、導電材料

具有高電導率的材料，在電工設備中用(yong)(yong)作導體，如銅、鋁等，其典型制品是電(dian)線、電(dian)纜的(de)導電(dian)線心。屬于(yu)導電(dian)材料(liao)(liao)的(de)還(huan)有(you)(you)用(yong)(yong)于(yu)制造電(dian)觸(chu)頭、溫(wen)差(cha)電(dian)偶、熔(rong)絲(si)(si)等的(de)材料(liao)(liao)。這些材料(liao)(liao)除電(dian)導率高外(wai)，還(huan)有(you)(you)一些另外(wai)的(de)特殊性能(neng)，例如制造熔(rong)絲(si)(si)的(de)材料(liao)(liao)需要具有(you)(you)相(xiang)對(dui)低的(de)熔(rong)點(dian)；觸(chu)頭材料(liao)(liao)需要高的(de)耐(nai)電(dian)弧(hu)性能(neng)等。

高(gao)電阻合金如鎳(nie)鉻、鉻鎳(nie)鐵(tie)、錳銅、康銅也屬于導電材料，可用作(zuo)加熱元件(jian)，將電能(neng)轉(zhuan)化為(wei)熱能(neng)，或用于制(zhi)造電阻器。

石墨是(shi)一種特(te)殊的導體，雖然(ran)電(dian)導率低，但由于它的化學惰性(xing)和高熔點，以及它的制品(pin)具有低的摩擦系數(shu)、一定的機械(xie)強度，被廣泛地用(yong)作電(dian)刷、電(dian)極等。

屬于導(dao)(dao)(dao)(dao)電(dian)材料的(de)(de)還有低溫(wen)(wen)(wen)導(dao)(dao)(dao)(dao)電(dian)材料和超導(dao)(dao)(dao)(dao)材料。例如(ru)，純(chun)鋁在(zai)20K下,即(ji)液氫溫(wen)(wen)(wen)度范圍中是(shi)最好的(de)(de)低溫(wen)(wen)(wen)導(dao)(dao)(dao)(dao)電(dian)材料；而鈹在(zai)77K左右,即(ji)液氮溫(wen)(wen)(wen)度下電(dian)阻率(lv)也只有常溫(wen)(wen)(wen)下的(de)(de)千(qian)分之(zhi)(zhi)一到萬分之(zhi)(zhi)一以下。超導(dao)(dao)(dao)(dao)材料一般在(zai)接近0K的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度下工作，其(qi)電(dian)阻率(lv)已測不出。80年代已發現(xian)上(shang)千(qian)種超導(dao)(dao)(dao)(dao)材料，其(qi)中有元素類，也有化(hua)合物(wu)。較為(wei)實用(yong)的(de)(de)是(shi)Nb3Sn、Nb3Al 等。 1986年發現(xian)的(de)(de)鋇、釔、銅、氧化(hua)物(wu)陶瓷在(zai)液氮溫(wen)(wen)(wen)度(77K)即(ji)具有超導(dao)(dao)(dao)(dao)性(xing)， 這將對超導(dao)(dao)(dao)(dao)電(dian)技(ji)術(shu)的(de)(de)普及，甚至對人類文明產(chan)生(sheng)深遠影響。

2、半導體材料

電(dian)導(dao)率(lv)(lv)介于導(dao)電(dian)材料和絕緣材料之間，約(yue)為(wei)105～10-7西/米的(de)材料。對(dui)于電(dian)子(zi)（空穴）電(dian)導(dao)也(ye)可按(an)能(neng)帶理論的(de)禁帶寬度來(lai)定義,其值約(yue)為(wei)0.08～3電(dian)子(zi)伏（也(ye)有人認為(wei)其上限應(ying)為(wei)1.5或2電(dian)子(zi)伏）。半導(dao)體與(yu)導(dao)體相(xiang)比(bi)，除(chu)電(dian)導(dao)率(lv)(lv)小外，其電(dian)導(dao)率(lv)(lv)隨(sui)溫度升高(gao)而增大，而導(dao)體的(de)電(dian)導(dao)率(lv)(lv)隨(sui)溫度升高(gao)而下降。

半(ban)(ban)導體的(de)性(xing)質隨缺陷(xian)和雜質含量而顯著變(bian)化，所以可(ke)利用(yong)摻(chan)雜來(lai)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)其性(xing)能(neng)。例(li)如硅、鍺中摻(chan)入磷、砷、銻等元(yuan)素可(ke)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)成電子型(xing)(N型(xing))半(ban)(ban)導體， 摻(chan)入硼、鋁、鎵、銦等元(yuan)素可(ke)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)成空(kong)穴型(xing)（P型(xing)）半(ban)(ban)導體。利用(yong) N型(xing)和P型(xing)的(de)不同(tong)組合，可(ke)獲(huo)得整流和放大作用(yong)，在電工中作為電源(yuan)和控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)、調節之用(yong)。

半導(dao)(dao)體(ti)的電(dian)導(dao)(dao)率對外(wai)界(jie)因素(su)極為(wei)敏(min)感，在(zai)其(qi)作用下可(ke)觀察到一系(xi)列(lie)物理現象。例如在(zai)不(bu)同波(bo)長(chang)的光照下能產生(sheng)光電(dian)效(xiao)(xiao)應(ying)，這時電(dian)子吸收光能，導(dao)(dao)致自由載(zai)流子濃度增(zeng)大(da)，從(cong)而電(dian)導(dao)(dao)率增(zeng)大(da)，稱為(wei)光電(dian)導(dao)(dao)性。利(li)用這一性質，可(ke)制成光敏(min)元件。此外(wai)，還有(you)熱(re)電(dian)效(xiao)(xiao)應(ying)、霍耳(er)效(xiao)(xiao)應(ying)、磁阻效(xiao)(xiao)應(ying)、壓電(dian)效(xiao)(xiao)應(ying)、場效(xiao)(xiao)應(ying)和隧道效(xiao)(xiao)應(ying)等都可(ke)加以利(li)用。

半導(dao)體(ti)(ti)(ti)可以按化學組分(fen)(fen)分(fen)(fen)為(wei)有機的(de)和(he)無機的(de)兩類，主要使用(yong)無機半導(dao)體(ti)(ti)(ti)。無機半導(dao)體(ti)(ti)(ti)可進(jin)一(yi)步分(fen)(fen)為(wei)元素型(xing)和(he)化合物型(xing)。后(hou)者按組分(fen)(fen)元素又可分(fen)(fen)為(wei)二元、三元等發展迅速(su)。半導(dao)體(ti)(ti)(ti)也(ye)可按其結(jie)構形態分(fen)(fen)為(wei)結(jie)晶(jing)半導(dao)體(ti)(ti)(ti)和(he)非晶(jing)態半導(dao)體(ti)(ti)(ti)。一(yi)般多(duo)使用(yong)前者，但(dan)70年代以來(lai)正在大力開發后(hou)者。

3、電絕緣或電介質材料

電(dian)阻率約為(wei) 1010歐米以上(shang)的材料(liao)。實用中優(you)良絕(jue)緣材料(liao)的電(dian)阻率在(zai)(zai)室溫(wen)下都大于1012歐米。通常所用的絕(jue)緣材料(liao)都含有雜質，在(zai)(zai)工作溫(wen)度(du)下的電(dian)阻或(huo)電(dian)導屬離(li)子型。對于電(dian)導屬電(dian)子型的絕(jue)緣材料(liao)，一般認為(wei)禁帶(dai)寬(kuan)度(du)在(zai)(zai)2～3電(dian)子伏(fu)以上(shang)。

電介質(zhi)材料的特點(dian)是其在電場中能發生極化。由于電介質(zhi)多數(shu)是優(you)良的絕緣材料，兩者經常作為同(tong)義詞使用。

絕緣(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)常按其聚集狀態(tai)而分為固態(tai)、液態(tai)和氣態(tai)。絕緣(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)多(duo)數屬于固體。液態(tai)和氣態(tai)絕緣(yuan)(yuan)材(cai)料(liao)一般不(bu)能起力(li)學上的(de)支(zhi)撐作用，所以較少單(dan)獨使用。

氣(qi)體(ti)絕(jue)(jue)緣(yuan)材料的特點是電(dian)導率、介(jie)電(dian)常數和介(jie)質損耗(hao)均低，擊(ji)(ji)穿強度一(yi)般比液體(ti)和固體(ti)絕(jue)(jue)緣(yuan)材料也(ye)低得多，但擊(ji)(ji)穿后能自(zi)行(xing)恢復絕(jue)(jue)緣(yuan)狀態，具有自(zi)愈(yu)性。六氟化硫氣(qi)體(ti)(SF6)具有較高的擊(ji)(ji)穿強度,廣泛用(yong)作封閉式(shi)電(dian)器的絕(jue)(jue)緣(yuan)。

液體(ti)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)材料(liao)一般(ban)用來(lai)替(ti)代(dai)空氣，填充電氣設(she)備(bei)中的(de)空間(jian)，或浸(jin)漬(zi)設(she)備(bei)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)結(jie)(jie)構中的(de)孔(kong)隙。除(chu)了(le)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)作用，它(ta)還可以起散熱或滅弧作用。在選(xuan)擇液體(ti)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)材料(liao)時應(ying)考(kao)慮(lv)它(ta)在電場作用下(xia)的(de)穩定(ding)性(xing)、熱穩定(ding)性(xing)、粘度、閃點(dian)、酸值(zhi)、堿值(zhi)、雜質含量(liang)、水含量(liang)、熱膨脹系數以及(ji)與其他絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)和(he)結(jie)(jie)構材料(liao)的(de)相容性(xing)等。應(ying)用最多(duo)的(de)液體(ti)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)材料(liao)是礦物絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)油(you)(you)。為了(le)保證液體(ti)材料(liao)成(cheng)分的(de)純凈，發展多(duo)種(zhong)合成(cheng)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)油(you)(you)，如高溫下(xia)使用的(de)硅油(you)(you)以及(ji)十二烷基苯等。

固體絕(jue)緣材料(liao)可以(yi)分(fen)成(cheng)天然(ran)的(de)(de)和(he)合成(cheng)的(de)(de)。天然(ran)的(de)(de)有棉紗(sha)、絲(si)綢、紙、蟲膠、瀝(li)青、礦物油、橡膠、石棉、云母等(deng),在(zai)19世(shi)紀(ji)(ji)已(yi)開始用于(yu)電(dian)工(gong)設備。合成(cheng)材料(liao),特別(bie)是高(gao)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)材料(liao)，在(zai)20世(shi)紀(ji)(ji)得到迅速發展。原因在(zai)于(yu)高(gao)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)材料(liao)的(de)(de)絕(jue)大(da)多(duo)(duo)數(shu)具(ju)有高(gao)電(dian)阻率，并且高(gao)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)材料(liao)（包(bao)括塑料(liao)、合成(cheng)橡膠和(he)合成(cheng)纖(xian)維等(deng)許(xu)多(duo)(duo)品種(zhong)）能(neng)(neng)滿足(zu)多(duo)(duo)種(zhong)使用場合的(de)(de)要(yao)求。高(gao)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)材料(liao)與(yu)相(xiang)(xiang)應的(de)(de)天然(ran)材料(liao)相(xiang)(xiang)比有著更(geng)為優異(yi)的(de)(de)介(jie)電(dian)性(xing)能(neng)(neng)、力學性(xing)能(neng)(neng)和(he)耐高(gao)溫性(xing)能(neng)(neng)，在(zai)絕(jue)緣材料(liao)中(zhong)占有重(zhong)要(yao)地(di)位。重(zhong)要(yao)的(de)(de)高(gao)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)材料(liao)有聚(ju)(ju)乙烯、聚(ju)(ju)苯乙烯、聚(ju)(ju)丙烯、聚(ju)(ju)四氯乙烯、聚(ju)(ju)酯和(he)不飽和(he)聚(ju)(ju)酯、環(huan)氧樹(shu)脂(zhi)、有機硅(gui)樹(shu)脂(zhi)，以(yi)及聚(ju)(ju)酰亞胺為代表(biao)的(de)(de)芳雜環(huan)高(gao)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)材料(liao)等(deng)。

在無機絕(jue)緣材(cai)料方面，也(ye)有重(zhong)大的(de)進展(zhan)(zhan)。例如(ru)，制成(cheng)了(le)粉云(yun)母(mu)紙，解決(jue)了(le)云(yun)母(mu)資(zi)源的(de)不(bu)足；玻(bo)璃纖維(wei)布的(de)出現，使纖維(wei)的(de)耐熱等(deng)級大大提高(gao)(gao)；陶(tao)瓷品種的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)滿足了(le)高(gao)(gao)機械強度(du)、高(gao)(gao)溫度(du)和(he)高(gao)(gao)介電常數的(de)要求(qiu)。由于超導(dao)技術的(de)迅速發(fa)展(zhan)(zhan)，低(di)溫電工材(cai)料也(ye)相應取得重(zhong)大進展(zhan)(zhan)。低(di)溫電絕(jue)緣漆膠(jiao)和(he)粘合劑，電工薄膜和(he)層壓(ya)制品以及低(di)溫無機絕(jue)緣材(cai)料，如(ru)玻(bo)璃、石英、陶(tao)瓷等(deng)，都有很大發(fa)展(zhan)(zhan)。

4、磁性材料

電工中(zhong)應(ying)用(yong)的磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料主要(yao)有(you)鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料和(he)鐵(tie)(tie)(tie)氧體。按(an)其矯頑力可分(fen)為軟(ruan)磁(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料和(he)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料兩大類(lei)(lei)。軟(ruan)磁(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料用(yong)于(yu)交變(bian)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)，而(er)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料用(yong)于(yu)靜態磁(ci)(ci)(ci)場(chang)。按(an)材(cai)(cai)(cai)(cai)料組(zu)成(cheng)可分(fen)成(cheng)金(jin)(jin)屬和(he)非金(jin)(jin)屬兩種(zhong)。前(qian)者有(you)Fe、Co、Ni、Gd及其合(he)金(jin)(jin)，也可包括稀(xi)(xi)土類(lei)(lei)元(yuan)素,如(ru)RCO5,其中(zhong) R為稀(xi)(xi)土元(yuan)素Sm、Ce和(he)Pr。非鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)元(yuan)素的合(he)金(jin)(jin)也可以(yi)成(cheng)為鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)(cai)(cai)料，例(li)如(ru)Mn、Cu和(he)Al等。非金(jin)(jin)屬型(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料有(you)鐵(tie)(tie)(tie)氧體，它具有(you)磁(ci)(ci)(ci)疇結構(gou)，能(neng)自發磁(ci)(ci)(ci)化而(er)具有(you)鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)。鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料具有(you)磁(ci)(ci)(ci)滯回(hui)線，在(zai)(zai)交變(bian)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)中(zhong)造成(cheng)損耗，必須設法降低。交流(liu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)作(zuo)用(yong)下引起的渦電流(liu)，也會造成(cheng)損耗。兩種(zhong)損耗統稱鐵(tie)(tie)(tie)耗，都造成(cheng)設備發熱，這(zhe)在(zai)(zai)高頻率下特別突出(chu)。鐵(tie)(tie)(tie)氧體的鐵(tie)(tie)(tie)耗在(zai)(zai)高頻下特別小，成(cheng)為適用(yong)于(yu)高頻的磁(ci)(ci)(ci)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料。

磁性(xing)材料(liao)(liao)的某(mou)些特(te)殊性(xing)能還(huan)可(ke)用(yong)(yong)于(yu)特(te)殊場合。例如具有直(zhi)角(jiao)磁滯回線的材料(liao)(liao)可(ke)以用(yong)(yong)作磁記(ji)憶材料(liao)(liao)。某(mou)些磁性(xing)材料(liao)(liao)在(zai)磁場強度(du)變化(hua)時(shi)其幾何尺寸發生(sheng)變化(hua)，稱為磁致伸縮材料(liao)(liao)，可(ke)用(yong)(yong)于(yu)超聲發生(sheng)器和接收器及機電換能器中(zhong)，用(yong)(yong)以測量海(hai)洋深(shen)度(du)、探測材料(liao)(liao)的缺陷等(deng)。

電工材料的結構

電(dian)工(gong)領域應用(yong)的(de)各(ge)類(lei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)統稱。包括(kuo)導(dao)電(dian)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)、半(ban)(ban)導(dao)體材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)、絕緣材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)和其(qi)他電(dian)介質(zhi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)、磁(ci)(ci)性(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)。這些材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)均具有一(yi)定的(de)電(dian)學或(huo)磁(ci)(ci)學性(xing)能。具體的(de)電(dian)工(gong)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)一(yi)般(ban)按(an)用(yong)途(tu)分類(lei)。例如(ru)鐵氧體，若(ruo)按(an)磁(ci)(ci)導(dao)率(lv)分，用(yong)于磁(ci)(ci)路時是磁(ci)(ci)性(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)；但按(an)電(dian)阻率(lv)分，用(yong)于電(dian)路時屬于半(ban)(ban)導(dao)體材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)。

電工材料的用途

工(gong)程技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)中(zhong)，材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)占(zhan)(zhan)有(you)重(zhong)要的(de)(de)(de)地(di)位。各(ge)(ge)種技(ji)術(shu)都(dou)要通過(guo)一定的(de)(de)(de)設(she)備(bei)來(lai)(lai)實現(xian)(xian)，設(she)備(bei)則需用(yong)(yong)具(ju)體的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)制作(zuo)。沒有(you)相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)，即使(shi)是(shi)原理上可行的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)和(he)(he)產品，也都(dou)無法實現(xian)(xian)。新材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)出(chu)現(xian)(xian)常能帶來(lai)(lai)技(ji)術(shu)上的(de)(de)(de)重(zhong)大(da)(da)進(jin)展(zhan)。電(dian)(dian)(dian)工(gong)領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)情況也是(shi)如此。例如硅鋼片的(de)(de)(de)出(chu)現(xian)(xian)使(shi)旋轉電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)和(he)(he)變壓(ya)器的(de)(de)(de)效率(lv)大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)(gao)，容(rong)量也更大(da)(da)，從而促進(jin)了電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)(de)遠距離輸送和(he)(he)廣泛應(ying)用(yong)(yong)；高(gao)(gao)矯(jiao)頑力、高(gao)(gao)剩磁(ci)(ci)的(de)(de)(de)釹(nv)鐵硼等材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)出(chu)現(xian)(xian)，滿足了永磁(ci)(ci)同步(bu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)機(ji)(ji)對強磁(ci)(ci)體的(de)(de)(de)需要,使(shi)這類電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)在驅動(dong)微電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)中(zhong)占(zhan)(zhan)有(you)重(zhong)要地(di)位,并仍在擴(kuo)大(da)(da)其應(ying)用(yong)(yong)范圍。1986年(nian)以(yi)來(lai)(lai)，高(gao)(gao)臨界溫度超導材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)所實現(xian)(xian)的(de)(de)(de)突(tu)破(po)，展(zhan)現(xian)(xian)了低耗(或無損耗)輸電(dian)(dian)(dian)和(he)(he)電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)規模儲(chu)存(cun)的(de)(de)(de)前景，引起(qi)世界各(ge)(ge)國物理界、電(dian)(dian)(dian)工(gong)界的(de)(de)(de)注意。研制各(ge)(ge)種適用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)工(gong)新材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)仍是(shi)電(dian)(dian)(dian)工(gong)領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)重(zhong)要任務。