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(she)備中用作導體，如銅、鋁等，其典型制品是電(dian)(dian)(dian)(dian)線、電(dian)(dian)(dian)(dian)纜的(de)導電(dian)(dian)(dian)(dian)線心(xin)。屬于導電(dian)(dian)(dian)(dian)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)還有用于制造電(dian)(dian)(dian)(dian)觸頭、溫(wen)差電(dian)(dian)(dian)(dian)偶、熔(rong)絲等的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。這(zhe)些材(cai)料(liao)(liao)(liao)除電(dian)(dian)(dian)(dian)導率高外，還有一些另外的(de)特殊性能(neng)，例如制造熔(rong)絲的(de)材(cai)料(liao)(liao)(liao)需要具有相對低的(de)熔(rong)點(dian)；觸頭材(cai)料(liao)(liao)(liao)需要高的(de)耐電(dian)(dian)(dian)(dian)弧性能(neng)等。

高電(dian)阻合金如鎳鉻、鉻鎳鐵、錳銅、康銅也屬于(yu)導電(dian)材料，可用作加熱(re)元件，將電(dian)能轉化為(wei)熱(re)能，或用于(yu)制造電(dian)阻器。

石墨是一種特殊的(de)(de)導(dao)體(ti)，雖然電(dian)導(dao)率低，但由于它(ta)的(de)(de)化學(xue)惰性和高熔點，以及它(ta)的(de)(de)制品具有低的(de)(de)摩(mo)擦系數、一定(ding)的(de)(de)機械(xie)強度，被廣泛地用作電(dian)刷、電(dian)極等。

屬(shu)于導(dao)(dao)(dao)電(dian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的還(huan)有低溫(wen)(wen)(wen)導(dao)(dao)(dao)電(dian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)和超(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。例如，純鋁在(zai)20K下,即(ji)(ji)液氫(qing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)范圍(wei)中是最好的低溫(wen)(wen)(wen)導(dao)(dao)(dao)電(dian)材(cai)(cai)(cai)料(liao)；而鈹在(zai)77K左右,即(ji)(ji)液氮(dan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)下電(dian)阻(zu)率也只(zhi)有常溫(wen)(wen)(wen)下的千分之一(yi)(yi)到萬分之一(yi)(yi)以下。超(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)(cai)料(liao)一(yi)(yi)般在(zai)接(jie)近0K的溫(wen)(wen)(wen)度(du)下工作，其(qi)電(dian)阻(zu)率已測不出。80年代(dai)已發(fa)現(xian)上千種超(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，其(qi)中有元(yuan)素類，也有化(hua)合物。較(jiao)為實用的是Nb3Sn、Nb3Al 等。 1986年發(fa)現(xian)的鋇(bei)、釔、銅、氧化(hua)物陶瓷(ci)在(zai)液氮(dan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(77K)即(ji)(ji)具(ju)有超(chao)導(dao)(dao)(dao)性(xing)， 這(zhe)將(jiang)對(dui)超(chao)導(dao)(dao)(dao)電(dian)技術的普(pu)及，甚至對(dui)人(ren)類文明產生深遠影響。

2、半導體材料

電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率介于導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)材(cai)料(liao)和絕緣材(cai)料(liao)之間，約為105～10-7西/米的材(cai)料(liao)。對于電(dian)(dian)(dian)(dian)子（空穴）電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)也(ye)可按能帶(dai)理(li)論的禁帶(dai)寬度(du)來定(ding)義,其值約為0.08～3電(dian)(dian)(dian)(dian)子伏（也(ye)有人認為其上限應為1.5或2電(dian)(dian)(dian)(dian)子伏）。半導(dao)(dao)體(ti)與導(dao)(dao)體(ti)相比，除(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率小(xiao)外，其電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率隨溫(wen)度(du)升高而增大，而導(dao)(dao)體(ti)的電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率隨溫(wen)度(du)升高而下降。

半導體的性(xing)質(zhi)隨缺陷和(he)雜(za)質(zhi)含(han)量而(er)顯著(zhu)變化，所以(yi)可利(li)用(yong)摻(chan)雜(za)來控制其性(xing)能。例如硅、鍺中(zhong)摻(chan)入磷(lin)、砷、銻等(deng)元素(su)可制成電子型(xing)(xing)(xing)(N型(xing)(xing)(xing))半導體， 摻(chan)入硼、鋁、鎵、銦等(deng)元素(su)可制成空(kong)穴型(xing)(xing)(xing)（P型(xing)(xing)(xing)）半導體。利(li)用(yong) N型(xing)(xing)(xing)和(he)P型(xing)(xing)(xing)的不同組合，可獲得整流和(he)放大(da)作(zuo)用(yong)，在電工中(zhong)作(zuo)為(wei)電源和(he)控制、調節之用(yong)。

半導(dao)體的電(dian)導(dao)率對外界因素(su)極(ji)為敏(min)感，在(zai)其(qi)作用(yong)下(xia)可觀察到一系列物理現象。例如在(zai)不同波長(chang)的光(guang)照下(xia)能產(chan)生(sheng)光(guang)電(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)，這時電(dian)子吸收光(guang)能，導(dao)致自由載流子濃度增(zeng)(zeng)大，從而(er)電(dian)導(dao)率增(zeng)(zeng)大，稱為光(guang)電(dian)導(dao)性。利(li)用(yong)這一性質，可制成光(guang)敏(min)元件。此外，還有熱電(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、霍耳效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、磁阻效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、壓(ya)電(dian)效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、場效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)和隧道效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)等都可加以利(li)用(yong)。

半(ban)導(dao)體(ti)可(ke)(ke)以按(an)(an)化學組分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)為(wei)有機(ji)的和無機(ji)的兩(liang)類(lei)，主(zhu)要(yao)使用(yong)無機(ji)半(ban)導(dao)體(ti)。無機(ji)半(ban)導(dao)體(ti)可(ke)(ke)進(jin)一步分(fen)(fen)(fen)為(wei)元(yuan)(yuan)素型(xing)和化合物型(xing)。后者(zhe)(zhe)按(an)(an)組分(fen)(fen)(fen)元(yuan)(yuan)素又可(ke)(ke)分(fen)(fen)(fen)為(wei)二元(yuan)(yuan)、三元(yuan)(yuan)等發展迅(xun)速。半(ban)導(dao)體(ti)也可(ke)(ke)按(an)(an)其結(jie)構形(xing)態分(fen)(fen)(fen)為(wei)結(jie)晶半(ban)導(dao)體(ti)和非晶態半(ban)導(dao)體(ti)。一般多使用(yong)前者(zhe)(zhe)，但70年(nian)代以來正在大力(li)開發后者(zhe)(zhe)。

3、電絕緣或電介質材料

電(dian)阻率約為(wei) 1010歐(ou)米以上(shang)的(de)材料(liao)(liao)。實用(yong)中優良絕(jue)緣材料(liao)(liao)的(de)電(dian)阻率在(zai)(zai)室溫(wen)下(xia)都大于1012歐(ou)米。通(tong)常所用(yong)的(de)絕(jue)緣材料(liao)(liao)都含有雜(za)質(zhi)，在(zai)(zai)工作溫(wen)度(du)下(xia)的(de)電(dian)阻或(huo)電(dian)導(dao)(dao)屬(shu)離子型(xing)。對于電(dian)導(dao)(dao)屬(shu)電(dian)子型(xing)的(de)絕(jue)緣材料(liao)(liao)，一般認為(wei)禁(jin)帶(dai)寬度(du)在(zai)(zai)2～3電(dian)子伏以上(shang)。

電(dian)(dian)介質(zhi)材料(liao)的特點是(shi)其在(zai)電(dian)(dian)場中(zhong)能發生極化。由于電(dian)(dian)介質(zhi)多數是(shi)優(you)良的絕緣材料(liao)，兩者經常作為同義詞使用。

絕(jue)緣(yuan)材料(liao)常按其聚集狀態(tai)而分為固態(tai)、液態(tai)和(he)(he)氣(qi)態(tai)。絕(jue)緣(yuan)材料(liao)多數(shu)屬于固體。液態(tai)和(he)(he)氣(qi)態(tai)絕(jue)緣(yuan)材料(liao)一(yi)般不能起力(li)學(xue)上的支撐作(zuo)用，所(suo)以較少單獨使用。

氣(qi)體絕(jue)(jue)緣(yuan)材(cai)料的(de)特點(dian)是電導率(lv)、介電常(chang)數和介質損耗均低(di)，擊(ji)穿(chuan)強度一般(ban)比液體和固體絕(jue)(jue)緣(yuan)材(cai)料也低(di)得(de)多，但擊(ji)穿(chuan)后能自(zi)行恢(hui)復絕(jue)(jue)緣(yuan)狀態，具有(you)自(zi)愈性。六氟化硫氣(qi)體(SF6)具有(you)較高的(de)擊(ji)穿(chuan)強度,廣泛用作(zuo)封(feng)閉式電器的(de)絕(jue)(jue)緣(yuan)。

液(ye)(ye)(ye)體絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)一般用(yong)來替代空氣，填充電氣設(she)備(bei)中的(de)(de)空間，或浸(jin)漬(zi)設(she)備(bei)絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)結(jie)構中的(de)(de)孔隙。除了絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)作(zuo)用(yong)，它(ta)還可以(yi)起散熱或滅(mie)弧作(zuo)用(yong)。在(zai)選擇液(ye)(ye)(ye)體絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)時應(ying)考慮它(ta)在(zai)電場作(zuo)用(yong)下的(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)、熱穩定性(xing)(xing)(xing)、粘度、閃(shan)點(dian)、酸值、堿值、雜質含(han)量、水含(han)量、熱膨脹(zhang)系數(shu)以(yi)及與(yu)其他絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)和結(jie)構材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)相容性(xing)(xing)(xing)等。應(ying)用(yong)最多的(de)(de)液(ye)(ye)(ye)體絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)是礦物絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)油(you)(you)。為了保證液(ye)(ye)(ye)體材(cai)(cai)料(liao)(liao)成分(fen)的(de)(de)純(chun)凈，發(fa)展多種合成絕(jue)(jue)緣(yuan)(yuan)油(you)(you)，如高溫下使用(yong)的(de)(de)硅油(you)(you)以(yi)及十二(er)烷(wan)基苯等。

固體絕緣材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)可(ke)以(yi)分(fen)(fen)成(cheng)(cheng)天然的(de)(de)和(he)合(he)成(cheng)(cheng)的(de)(de)。天然的(de)(de)有棉(mian)紗、絲綢、紙、蟲(chong)膠、瀝青(qing)、礦物油、橡膠、石棉(mian)、云母等,在19世(shi)紀已開始(shi)用于電(dian)工(gong)設備。合(he)成(cheng)(cheng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao),特別是高分(fen)(fen)子(zi)(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，在20世(shi)紀得到迅速發展。原因在于高分(fen)(fen)子(zi)(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)絕大多數(shu)具有高電(dian)阻率(lv)，并且高分(fen)(fen)子(zi)(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)（包括塑料(liao)(liao)(liao)、合(he)成(cheng)(cheng)橡膠和(he)合(he)成(cheng)(cheng)纖維(wei)等許多品(pin)種）能(neng)滿足多種使用場合(he)的(de)(de)要求。高分(fen)(fen)子(zi)(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)與相應(ying)的(de)(de)天然材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)相比(bi)有著更為優(you)異的(de)(de)介電(dian)性能(neng)、力學性能(neng)和(he)耐高溫性能(neng)，在絕緣材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)占有重(zhong)要地位(wei)。重(zhong)要的(de)(de)高分(fen)(fen)子(zi)(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)有聚乙(yi)烯(xi)、聚苯(ben)乙(yi)烯(xi)、聚丙烯(xi)、聚四氯乙(yi)烯(xi)、聚酯和(he)不飽和(he)聚酯、環(huan)氧樹脂、有機硅(gui)樹脂，以(yi)及聚酰亞胺(an)為代(dai)表(biao)的(de)(de)芳雜環(huan)高分(fen)(fen)子(zi)(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)等。

在無機(ji)絕緣(yuan)材(cai)料(liao)方(fang)面(mian)，也有重大的進(jin)展(zhan)。例如，制成了粉云母(mu)(mu)紙(zhi)，解決(jue)了云母(mu)(mu)資源的不足；玻璃纖維布(bu)的出現，使纖維的耐熱(re)等(deng)級大大提(ti)高(gao)(gao)；陶瓷品(pin)種(zhong)的發(fa)展(zhan)滿足了高(gao)(gao)機(ji)械強(qiang)度(du)、高(gao)(gao)溫度(du)和(he)高(gao)(gao)介電常數的要求。由于超導技術的迅速發(fa)展(zhan)，低(di)(di)溫電工(gong)材(cai)料(liao)也相應取得重大進(jin)展(zhan)。低(di)(di)溫電絕緣(yuan)漆(qi)膠和(he)粘合劑，電工(gong)薄膜(mo)和(he)層壓制品(pin)以(yi)及低(di)(di)溫無機(ji)絕緣(yuan)材(cai)料(liao)，如玻璃、石英、陶瓷等(deng)，都有很大發(fa)展(zhan)。

4、磁性材料

電(dian)工中應用(yong)(yong)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)主要有(you)(you)(you)鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)和(he)鐵(tie)(tie)(tie)氧體(ti)。按其矯頑力可(ke)(ke)分為軟(ruan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)和(he)永磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)兩(liang)大類。軟(ruan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)用(yong)(yong)于(yu)交(jiao)變磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場，而永磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)用(yong)(yong)于(yu)靜(jing)態(tai)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場。按材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)組(zu)成(cheng)(cheng)可(ke)(ke)分成(cheng)(cheng)金屬和(he)非(fei)金屬兩(liang)種。前者有(you)(you)(you)Fe、Co、Ni、Gd及其合(he)金，也可(ke)(ke)包括稀土類元素(su),如RCO5,其中 R為稀土元素(su)Sm、Ce和(he)Pr。非(fei)鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)元素(su)的(de)合(he)金也可(ke)(ke)以(yi)成(cheng)(cheng)為鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)，例如Mn、Cu和(he)Al等。非(fei)金屬型材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)有(you)(you)(you)鐵(tie)(tie)(tie)氧體(ti)，它具有(you)(you)(you)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)疇結構，能自發磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化而具有(you)(you)(you)鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)。鐵(tie)(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)具有(you)(you)(you)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)滯(zhi)回(hui)線，在交(jiao)變磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場中造成(cheng)(cheng)損(sun)耗，必(bi)須設法降低。交(jiao)流磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場作用(yong)(yong)下引起的(de)渦電(dian)流，也會造成(cheng)(cheng)損(sun)耗。兩(liang)種損(sun)耗統稱鐵(tie)(tie)(tie)耗，都造成(cheng)(cheng)設備發熱，這(zhe)在高頻率下特(te)別突出(chu)。鐵(tie)(tie)(tie)氧體(ti)的(de)鐵(tie)(tie)(tie)耗在高頻下特(te)別小，成(cheng)(cheng)為適用(yong)(yong)于(yu)高頻的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。

磁性(xing)材(cai)料(liao)的(de)某(mou)些特殊性(xing)能(neng)還可用于(yu)(yu)特殊場合。例(li)如具有(you)直(zhi)角(jiao)磁滯(zhi)回線(xian)的(de)材(cai)料(liao)可以用作磁記憶材(cai)料(liao)。某(mou)些磁性(xing)材(cai)料(liao)在磁場強度(du)變化(hua)時(shi)其幾何(he)尺寸發生(sheng)變化(hua)，稱為磁致(zhi)伸(shen)縮材(cai)料(liao)，可用于(yu)(yu)超聲發生(sheng)器(qi)和(he)接收(shou)器(qi)及機電換能(neng)器(qi)中，用以測量(liang)海洋深(shen)度(du)、探(tan)測材(cai)料(liao)的(de)缺陷等。

電工材料的結構

電(dian)(dian)工(gong)領域應用的(de)(de)各(ge)類材(cai)(cai)料的(de)(de)統稱。包(bao)括導(dao)電(dian)(dian)材(cai)(cai)料、半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)(cai)料、絕(jue)緣材(cai)(cai)料和其他電(dian)(dian)介質材(cai)(cai)料、磁(ci)(ci)性材(cai)(cai)料。這些材(cai)(cai)料均(jun)具有一定的(de)(de)電(dian)(dian)學或磁(ci)(ci)學性能。具體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)工(gong)材(cai)(cai)料一般(ban)按用途分類。例如鐵氧體(ti)，若按磁(ci)(ci)導(dao)率分，用于(yu)(yu)磁(ci)(ci)路(lu)時是磁(ci)(ci)性材(cai)(cai)料；但(dan)按電(dian)(dian)阻(zu)率分，用于(yu)(yu)電(dian)(dian)路(lu)時屬(shu)于(yu)(yu)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)(cai)料。

電工材料的用途

工程(cheng)技(ji)術領(ling)域中，材(cai)料(liao)(liao)占有(you)重要(yao)(yao)的(de)(de)地位(wei)(wei)。各(ge)種技(ji)術都要(yao)(yao)通過(guo)一定的(de)(de)設(she)備(bei)來(lai)實現，設(she)備(bei)則(ze)需(xu)用(yong)具體的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)制(zhi)作。沒有(you)相(xiang)應(ying)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)，即使(shi)是(shi)原理上可行的(de)(de)技(ji)術和產品，也(ye)都無法實現。新(xin)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)出(chu)(chu)現常能帶來(lai)技(ji)術上的(de)(de)重大(da)進展。電(dian)(dian)(dian)工領(ling)域的(de)(de)情況也(ye)是(shi)如(ru)此。例如(ru)硅鋼片的(de)(de)出(chu)(chu)現使(shi)旋轉(zhuan)電(dian)(dian)(dian)機和變壓器的(de)(de)效率(lv)大(da)大(da)提(ti)高，容(rong)量也(ye)更大(da)，從而(er)促進了電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)遠(yuan)距離輸送和廣泛應(ying)用(yong)；高矯頑力、高剩磁(ci)的(de)(de)釹鐵(tie)硼(peng)等(deng)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)出(chu)(chu)現，滿足了永(yong)磁(ci)同(tong)步電(dian)(dian)(dian)動機對強磁(ci)體的(de)(de)需(xu)要(yao)(yao),使(shi)這(zhe)類電(dian)(dian)(dian)機在驅動微電(dian)(dian)(dian)機中占有(you)重要(yao)(yao)地位(wei)(wei),并仍在擴大(da)其應(ying)用(yong)范(fan)圍(wei)。1986年以(yi)來(lai)，高臨界溫度超導材(cai)料(liao)(liao)所實現的(de)(de)突破(po)，展現了低(di)耗(或無損耗)輸電(dian)(dian)(dian)和電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)工業規模儲存的(de)(de)前景，引起世界各(ge)國物理界、電(dian)(dian)(dian)工界的(de)(de)注意。研制(zhi)各(ge)種適用(yong)電(dian)(dian)(dian)工新(xin)材(cai)料(liao)(liao)仍是(shi)電(dian)(dian)(dian)工領(ling)域的(de)(de)重要(yao)(yao)任務。