Вопросы для самоконтроля

1. Назовите группы неметаллических конструкционных материалов и их свойства. Отличие неметаллических материалов, их характеристик от аналогичных параметров металлических конструкционных материалов.

2. Что объединяет и в чём отличие термореактивных и термопластичных пластмасс?

3. Как можно повысить прочностные свойства пластмасс?

4. Назовите характерные свойства керамик и области их применения.

5. Стёкла, ситаллы, их основные свойства и применение.

6. Что отличает композиционные материалы от других конструкционных материалов?

7. Какие материалы используют в качестве упрочнителя, и какие – матрицы?

8. Какие композиционные материалы называют эвтектическими и в чём их свойства отличаются от свойств других композиционных материалов?

Темы 9,10,11. Электротехнические материалы

Методические указания к темам 9,10,11. Указанные темы дисциплины «Материаловедение» охватывают электротехнические материалы.

Обратить внимание на деление электротехнических материалов на проводники, полупроводники, диэлектрики в зависимости от энергетического состояния их атома (зонная теория). Уяснить физическую сущность электропроводности, ее параметры и влияющие факторы.

В теме 9 рассмотреть основные свойства и деление проводниковых материалов на группы, характерные особенности каждой группы, отличия материалов каждой группы по свойствам. Обязательно – особенности применения материалов разных групп. Иметь представление о полупроводниках, их основных отличиях от проводников. Знать марки и обозначение проводниковых материалов.

Ключевыми моментами, на что нужно обратить внимание, является: понимание сущности зонной теории, электропроводности, что на нее влияет, знать свойства и параметры электропроводности, различия электропроводности проводников и полупроводников, основные группы проводниковых и полупроводниковых материалов и их применение.

Теоретические материалы

Электротехнические материалы (рисунок 1) подразделяют на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Различаются эти группы по значению удельного электрического сопротивления, характеру зависимости его от температуры, типу проводимости, назначению.

Проводники имеют малое значение удельного электрического сопротивления, в пределах 10^-8…10^-5Ом*м, которое возрастает с увеличением температуры; используются для подвода, коммутации электрической энергии, преобразования электрической энергии в тепловую.

Полупроводники имеют значение удельного электрического сопротивления в пределах 10^-5…10⁸Ом*м, которое уменьшается с возрастанием температуры. Их применяют для преобразования переменного тока в постоянный и обратно, усиления электрических сигналов, преобразования различных видов воздействий, энергии в электрическую энергию и т.п.

Диэлектрики обладают большим значением удельного сопротивления в пределах 10⁸…10¹⁶ Ом*м, отдельные их виды обладают специфическими физическими эффектами (поляризации под действием механическими напряжений, способность длительно сохранять электрический заряд и другие); их используют в качестве изоляционных или электротехнических материалов.

В рамках дисциплины будут рассмотрены только твердые проводниковые и диэлектрические материалы. Сведения о жидких и газообразных электротехнических материалах можно найти в литературе [3,5,9].

Электрическая проводимость твердых тел определяется электронным строением их атомов.