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，在電工設備中用作導(dao)體(ti)，如銅(tong)、鋁等(deng)，其典(dian)型制品是電(dian)線(xian)、電(dian)纜(lan)的(de)導(dao)電(dian)線(xian)心。屬(shu)于導(dao)電(dian)材料的(de)還有(you)用于制造(zao)電(dian)觸(chu)(chu)頭(tou)、溫差電(dian)偶、熔(rong)絲等(deng)的(de)材料。這些材料除電(dian)導(dao)率高外，還有(you)一些另外的(de)特殊性能(neng)，例如制造(zao)熔(rong)絲的(de)材料需(xu)要具(ju)有(you)相對低的(de)熔(rong)點；觸(chu)(chu)頭(tou)材料需(xu)要高的(de)耐電(dian)弧性能(neng)等(deng)。

高電(dian)阻合金如鎳(nie)(nie)鉻(ge)、鉻(ge)鎳(nie)(nie)鐵(tie)、錳銅(tong)、康銅(tong)也屬于導電(dian)材料，可(ke)用作(zuo)加熱元(yuan)件，將電(dian)能轉化為熱能，或(huo)用于制造電(dian)阻器。

石(shi)墨是一種(zhong)特殊(shu)的(de)導體(ti)，雖然電(dian)(dian)導率(lv)低，但(dan)由于它的(de)化學惰性和高熔點，以及它的(de)制品具(ju)有低的(de)摩擦系(xi)數、一定(ding)的(de)機械強度(du)，被廣泛地(di)用作(zuo)電(dian)(dian)刷、電(dian)(dian)極等。

屬于導(dao)(dao)(dao)電(dian)材(cai)料(liao)的(de)(de)還有低溫(wen)導(dao)(dao)(dao)電(dian)材(cai)料(liao)和超(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)料(liao)。例(li)如(ru)，純鋁(lv)在(zai)20K下,即液(ye)氫溫(wen)度范(fan)圍中是(shi)最好(hao)的(de)(de)低溫(wen)導(dao)(dao)(dao)電(dian)材(cai)料(liao)；而鈹在(zai)77K左右,即液(ye)氮(dan)溫(wen)度下電(dian)阻率也只(zhi)有常(chang)溫(wen)下的(de)(de)千分之(zhi)一(yi)到萬分之(zhi)一(yi)以下。超(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)料(liao)一(yi)般(ban)在(zai)接近0K的(de)(de)溫(wen)度下工作，其電(dian)阻率已測不出。80年代(dai)已發現上千種超(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)料(liao)，其中有元(yuan)素類，也有化合物。較(jiao)為實用的(de)(de)是(shi)Nb3Sn、Nb3Al 等。 1986年發現的(de)(de)鋇、釔、銅(tong)、氧化物陶(tao)瓷在(zai)液(ye)氮(dan)溫(wen)度(77K)即具有超(chao)導(dao)(dao)(dao)性， 這將(jiang)對(dui)超(chao)導(dao)(dao)(dao)電(dian)技術的(de)(de)普及(ji)，甚至對(dui)人類文明產生深(shen)遠影響(xiang)。

2、半導體材料

電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)介于(yu)導(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)材(cai)(cai)料(liao)和絕(jue)緣材(cai)(cai)料(liao)之間，約為(wei)105～10-7西(xi)/米的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)。對于(yu)電(dian)(dian)(dian)子(zi)（空穴）電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)也可按(an)能帶理論的(de)(de)禁(jin)帶寬度(du)來定(ding)義,其(qi)值約為(wei)0.08～3電(dian)(dian)(dian)子(zi)伏(fu)（也有人認為(wei)其(qi)上限應(ying)為(wei)1.5或(huo)2電(dian)(dian)(dian)子(zi)伏(fu)）。半導(dao)(dao)體與(yu)導(dao)(dao)體相(xiang)比，除電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)小外(wai)，其(qi)電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)隨溫(wen)度(du)升(sheng)高而(er)增大，而(er)導(dao)(dao)體的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率(lv)隨溫(wen)度(du)升(sheng)高而(er)下降(jiang)。

半導(dao)體的性質隨缺陷(xian)和雜(za)質含量而顯著變(bian)化，所以可利用摻(chan)雜(za)來(lai)控制其(qi)性能。例如(ru)硅、鍺中摻(chan)入磷、砷、銻等(deng)元素(su)可制成(cheng)電子型(xing)(N型(xing))半導(dao)體， 摻(chan)入硼、鋁、鎵、銦等(deng)元素(su)可制成(cheng)空穴型(xing)（P型(xing)）半導(dao)體。利用 N型(xing)和P型(xing)的不同(tong)組合(he)，可獲(huo)得整流(liu)和放大(da)作(zuo)用，在電工中作(zuo)為電源(yuan)和控制、調節之用。

半導(dao)體的(de)電導(dao)率對外界因素極為敏感，在其作用下可觀察到一系列物理(li)現象。例如在不(bu)同(tong)波(bo)長(chang)的(de)光(guang)照下能(neng)產生光(guang)電效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)，這時電子吸收光(guang)能(neng)，導(dao)致自由(you)載流(liu)子濃度(du)增大，從而電導(dao)率增大，稱為光(guang)電導(dao)性(xing)(xing)。利用這一性(xing)(xing)質，可制成光(guang)敏元(yuan)件。此外，還(huan)有熱(re)電效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、霍耳效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、磁(ci)阻效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、壓電效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)、場效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)和隧道效(xiao)(xiao)應(ying)(ying)等都可加(jia)以(yi)利用。

半(ban)(ban)導(dao)體(ti)可以(yi)按化(hua)學(xue)組(zu)分分為有機的(de)和(he)無機的(de)兩類，主要使用無機半(ban)(ban)導(dao)體(ti)。無機半(ban)(ban)導(dao)體(ti)可進(jin)一步分為元素型和(he)化(hua)合物型。后者(zhe)按組(zu)分元素又可分為二元、三(san)元等發展迅(xun)速。半(ban)(ban)導(dao)體(ti)也可按其結構形態(tai)分為結晶半(ban)(ban)導(dao)體(ti)和(he)非晶態(tai)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)。一般多使用前者(zhe)，但70年代以(yi)來正在大力(li)開(kai)發后者(zhe)。

3、電絕緣或電介質材料

電(dian)(dian)阻(zu)率約為(wei) 1010歐(ou)米以上的(de)材料。實用(yong)中優(you)良絕(jue)緣材料的(de)電(dian)(dian)阻(zu)率在室溫(wen)(wen)下都大于1012歐(ou)米。通常(chang)所用(yong)的(de)絕(jue)緣材料都含有雜質，在工(gong)作(zuo)溫(wen)(wen)度下的(de)電(dian)(dian)阻(zu)或電(dian)(dian)導屬(shu)離子型。對于電(dian)(dian)導屬(shu)電(dian)(dian)子型的(de)絕(jue)緣材料，一般認為(wei)禁帶寬度在2～3電(dian)(dian)子伏(fu)以上。

電(dian)介(jie)質(zhi)材(cai)料(liao)的特點是(shi)(shi)其在電(dian)場中能發(fa)生極化。由于(yu)電(dian)介(jie)質(zhi)多數是(shi)(shi)優良的絕緣材(cai)料(liao)，兩者經常作為同義詞使用。

絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材料常(chang)按(an)其聚集(ji)狀態(tai)而分為固(gu)態(tai)、液態(tai)和(he)氣(qi)態(tai)。絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材料多數(shu)屬于固(gu)體。液態(tai)和(he)氣(qi)態(tai)絕(jue)緣(yuan)(yuan)(yuan)材料一(yi)般不(bu)能起力學上的(de)支撐作用(yong)(yong)，所以較少單獨使用(yong)(yong)。

氣體絕緣材(cai)料的(de)特點是電導率、介(jie)電常(chang)數和介(jie)質損耗(hao)均低(di)(di)，擊(ji)穿強(qiang)度一般比液體和固體絕緣材(cai)料也低(di)(di)得(de)多，但擊(ji)穿后能(neng)自行恢復絕緣狀態，具有(you)自愈性。六氟化硫(liu)氣體(SF6)具有(you)較高的(de)擊(ji)穿強(qiang)度,廣泛用(yong)作封閉式電器(qi)的(de)絕緣。

液體(ti)絕(jue)緣(yuan)(yuan)材(cai)料一般用(yong)(yong)(yong)來替代空(kong)氣(qi)，填(tian)充電氣(qi)設備中的(de)空(kong)間，或(huo)浸漬設備絕(jue)緣(yuan)(yuan)結(jie)構中的(de)孔隙。除了(le)絕(jue)緣(yuan)(yuan)作(zuo)用(yong)(yong)(yong)，它還可以起散熱或(huo)滅(mie)弧作(zuo)用(yong)(yong)(yong)。在(zai)選擇液體(ti)絕(jue)緣(yuan)(yuan)材(cai)料時(shi)應(ying)考慮它在(zai)電場作(zuo)用(yong)(yong)(yong)下的(de)穩(wen)定性、熱穩(wen)定性、粘(zhan)度、閃點、酸值(zhi)、堿值(zhi)、雜質含量(liang)、水含量(liang)、熱膨脹系數以及與其他(ta)絕(jue)緣(yuan)(yuan)和結(jie)構材(cai)料的(de)相容性等。應(ying)用(yong)(yong)(yong)最(zui)多的(de)液體(ti)絕(jue)緣(yuan)(yuan)材(cai)料是礦物絕(jue)緣(yuan)(yuan)油。為了(le)保證液體(ti)材(cai)料成(cheng)分的(de)純(chun)凈，發(fa)展多種(zhong)合(he)成(cheng)絕(jue)緣(yuan)(yuan)油，如高溫下使用(yong)(yong)(yong)的(de)硅油以及十二烷基苯等。

固體絕(jue)(jue)緣材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)可(ke)以分(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(you)棉紗、絲綢、紙(zhi)、蟲膠、瀝青、礦物(wu)油、橡膠、石棉、云(yun)母等(deng),在(zai)(zai)19世(shi)(shi)紀(ji)已開始(shi)用于(yu)電(dian)工設備。合(he)成(cheng)(cheng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao),特(te)別是高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，在(zai)(zai)20世(shi)(shi)紀(ji)得到(dao)迅(xun)速發展(zhan)。原(yuan)因在(zai)(zai)于(yu)高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)絕(jue)(jue)大多(duo)數具有(you)高(gao)(gao)(gao)電(dian)阻率，并且高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)（包括(kuo)塑料(liao)(liao)(liao)(liao)、合(he)成(cheng)(cheng)橡膠和(he)合(he)成(cheng)(cheng)纖(xian)維(wei)等(deng)許多(duo)品種）能滿(man)足多(duo)種使用場合(he)的(de)(de)要(yao)求。高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)與相(xiang)應的(de)(de)天然材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)相(xiang)比有(you)著更為(wei)優異的(de)(de)介(jie)電(dian)性(xing)(xing)能、力學性(xing)(xing)能和(he)耐高(gao)(gao)(gao)溫(wen)性(xing)(xing)能，在(zai)(zai)絕(jue)(jue)緣材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)中(zhong)占(zhan)有(you)重要(yao)地位(wei)。重要(yao)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)有(you)聚(ju)(ju)(ju)乙(yi)烯(xi)、聚(ju)(ju)(ju)苯乙(yi)烯(xi)、聚(ju)(ju)(ju)丙烯(xi)、聚(ju)(ju)(ju)四(si)氯乙(yi)烯(xi)、聚(ju)(ju)(ju)酯(zhi)和(he)不飽和(he)聚(ju)(ju)(ju)酯(zhi)、環(huan)(huan)氧樹(shu)脂(zhi)、有(you)機硅樹(shu)脂(zhi)，以及聚(ju)(ju)(ju)酰亞(ya)胺為(wei)代表的(de)(de)芳雜環(huan)(huan)高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)等(deng)。

在無機絕緣材(cai)料(liao)(liao)方(fang)面，也(ye)有重(zhong)大(da)的(de)(de)進展(zhan)。例(li)如，制成了粉云母紙，解決了云母資源的(de)(de)不足(zu)；玻璃纖(xian)維布的(de)(de)出現，使纖(xian)維的(de)(de)耐熱等(deng)級(ji)大(da)大(da)提高；陶(tao)瓷品(pin)種(zhong)的(de)(de)發(fa)展(zhan)滿足(zu)了高機械強度(du)、高溫(wen)度(du)和高介電常數的(de)(de)要(yao)求(qiu)。由于超(chao)導技術的(de)(de)迅速發(fa)展(zhan)，低(di)溫(wen)電工材(cai)料(liao)(liao)也(ye)相應取(qu)得重(zhong)大(da)進展(zhan)。低(di)溫(wen)電絕緣漆(qi)膠和粘合劑，電工薄膜和層壓制品(pin)以及(ji)低(di)溫(wen)無機絕緣材(cai)料(liao)(liao)，如玻璃、石英、陶(tao)瓷等(deng)，都有很大(da)發(fa)展(zhan)。

4、磁性材料

電工(gong)中(zhong)應用(yong)(yong)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性材(cai)(cai)料(liao)(liao)主(zhu)要有(you)鐵(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性材(cai)(cai)料(liao)(liao)和鐵(tie)(tie)氧體。按其矯(jiao)頑力可(ke)分為(wei)(wei)軟(ruan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)和永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)兩(liang)大類。軟(ruan)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)用(yong)(yong)于交變磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)，而永(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)用(yong)(yong)于靜態磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)。按材(cai)(cai)料(liao)(liao)組成(cheng)可(ke)分成(cheng)金屬和非金屬兩(liang)種。前者(zhe)有(you)Fe、Co、Ni、Gd及其合金，也可(ke)包括稀土類元(yuan)(yuan)素,如RCO5,其中(zhong) R為(wei)(wei)稀土元(yuan)(yuan)素Sm、Ce和Pr。非鐵(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)元(yuan)(yuan)素的(de)合金也可(ke)以(yi)成(cheng)為(wei)(wei)鐵(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，例如Mn、Cu和Al等。非金屬型材(cai)(cai)料(liao)(liao)有(you)鐵(tie)(tie)氧體，它(ta)具有(you)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)疇(chou)結構，能自發磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)化而具有(you)鐵(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性。鐵(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性材(cai)(cai)料(liao)(liao)具有(you)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)滯(zhi)回線(xian)，在(zai)交變磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)中(zhong)造成(cheng)損耗(hao)，必須設法降低(di)。交流(liu)(liu)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)作用(yong)(yong)下(xia)引起(qi)的(de)渦電流(liu)(liu)，也會造成(cheng)損耗(hao)。兩(liang)種損耗(hao)統稱鐵(tie)(tie)耗(hao)，都造成(cheng)設備(bei)發熱，這在(zai)高頻(pin)率下(xia)特(te)別(bie)突出。鐵(tie)(tie)氧體的(de)鐵(tie)(tie)耗(hao)在(zai)高頻(pin)下(xia)特(te)別(bie)小，成(cheng)為(wei)(wei)適用(yong)(yong)于高頻(pin)的(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)性材(cai)(cai)料(liao)(liao)。

磁(ci)(ci)性(xing)材(cai)料的某(mou)些特殊性(xing)能(neng)還可(ke)用(yong)于(yu)特殊場(chang)(chang)合。例(li)如具有直角磁(ci)(ci)滯回(hui)線的材(cai)料可(ke)以用(yong)作(zuo)磁(ci)(ci)記憶材(cai)料。某(mou)些磁(ci)(ci)性(xing)材(cai)料在磁(ci)(ci)場(chang)(chang)強(qiang)度(du)變化時其幾何(he)尺寸(cun)發(fa)生(sheng)變化，稱為(wei)磁(ci)(ci)致伸縮材(cai)料，可(ke)用(yong)于(yu)超聲發(fa)生(sheng)器和接收器及(ji)機電換能(neng)器中(zhong)，用(yong)以測(ce)量(liang)海(hai)洋深度(du)、探測(ce)材(cai)料的缺陷(xian)等。

電工材料的結構

電(dian)工領域應用的(de)各類(lei)(lei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)統稱。包(bao)括導(dao)電(dian)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)、半導(dao)體材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)、絕緣材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)和其他電(dian)介質材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)、磁(ci)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。這些材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)均具有一(yi)定的(de)電(dian)學或磁(ci)學性(xing)(xing)能。具體的(de)電(dian)工材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)一(yi)般按(an)用途分(fen)類(lei)(lei)。例(li)如鐵(tie)氧體，若按(an)磁(ci)導(dao)率(lv)分(fen)，用于(yu)磁(ci)路時(shi)是(shi)磁(ci)性(xing)(xing)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)；但按(an)電(dian)阻率(lv)分(fen)，用于(yu)電(dian)路時(shi)屬(shu)于(yu)半導(dao)體材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)。

電工材料的用途

工程(cheng)技術領域中，材(cai)(cai)(cai)料占(zhan)有(you)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)地位(wei)。各種技術都要通(tong)過一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)設備來實現，設備則需用具體的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料制(zhi)(zhi)作。沒有(you)相(xiang)應的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料，即使(shi)是原理(li)上可行的(de)(de)(de)(de)技術和(he)產品，也都無法實現。新(xin)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)出現常能(neng)帶(dai)來技術上的(de)(de)(de)(de)重(zhong)大進展。電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)工領域的(de)(de)(de)(de)情況也是如此(ci)。例(li)如硅鋼片的(de)(de)(de)(de)出現使(shi)旋(xuan)轉電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)和(he)變(bian)壓器(qi)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率大大提高(gao)，容(rong)量也更大，從而促(cu)進了(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)(de)(de)遠距離輸(shu)(shu)送(song)和(he)廣泛應用；高(gao)矯頑力(li)、高(gao)剩磁的(de)(de)(de)(de)釹鐵(tie)硼等材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)出現，滿足了(le)永(yong)磁同步(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動機(ji)對強磁體的(de)(de)(de)(de)需要,使(shi)這類電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)在驅動微電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)中占(zhan)有(you)重(zhong)要地位(wei),并仍在擴大其應用范圍。1986年以來，高(gao)臨(lin)界溫(wen)度超導材(cai)(cai)(cai)料所實現的(de)(de)(de)(de)突(tu)破，展現了(le)低耗(或無損耗)輸(shu)(shu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)(de)(de)工業規(gui)模儲(chu)存的(de)(de)(de)(de)前景，引起世(shi)界各國(guo)物理(li)界、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)工界的(de)(de)(de)(de)注意。研制(zhi)(zhi)各種適用電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)工新(xin)材(cai)(cai)(cai)料仍是電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)工領域的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要任務。