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旒啦岛. 施融
’第
一卷第四期中国建材科技...
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一, 新型电磁功能
玻璃的开发与应用
差塑长春建筑材料工业学校,/
阻率下降。其电阻率几乎与金属在
一
、弓言电阻率近似。
玻璃的电导能力与其成分中碱金属碱
玻璃, 向来被人们视为典型的绝缘体。土金属离子的种类和浓度有关。纯石英玻璃
后来虽然发现了玻璃半导体,但它们的电导可算玻璃中电绝缘之王,它有极高的电阻,
率不大。随着材料科学的进展和导电材料的如果掺人十亿分之一的钠、锂之类碱金属
开发,人们又想到了玻璃。从离子导电能力杂质,玻璃的电导率将猛增倍。碱
来说,玻璃有它得天独厚的先天条件。玻金属浓度愈大,电荷迁移能力愈强电阻率
璃本身具有大量的结构缺陷,它的内部有足减小, 电导率增加。在相同浓度下,碱金属
够的空穴可以被传导电荷的阳离子所占据, 的离子半径越小,导电能力越大。所以,含
这显然对离子的迁移和传输电荷是有利的。锂玻璃的电导率要比钠钾玻璃高,就是这
况且玻璃的组成可以进行大幅度调节,在很个道理。然而,如果玻璃中同时加入相同克
宽的范围内能够探索和寻找高电导的阳离分子浓度的二种碱金属时如
子, 同时玻璃的制备工艺要比晶体陶瓷简或,这时电阻率有意想不到
单得多,也可以做成块状或薄膜。所以,玻的提高, 电导率反而降低。这种现象称为
璃给人们在开发新型电导、磁性材料方面提混碱效应。人们用它改变玻璃的电绝缘性
供了希望。能。
科学家们经过长期的研究实验,揭示出实践表明,玻璃中含有将有较高的
玻璃不导电的原因。由于玻璃中不存在自由导电性能。非晶态银离子的室温电导率
电子,其原子主要靠共价键相结合。在电场扣可达× 欧厘米~,这就有
下,既无自由电子可游动,也无杂质缺陷来可能用作固体电解质了。卜
实现电荷的迁移,只有靠某些填充在玻璃网和一—
络中阳离子的运动来传导电荷。不过这些离—等系统玻璃, 在
子在室温条件下很难迁移和运动,因为它们快冷条件下都具有较高的电导率。虽然如
要克服氧离子对它的约束,还受到别的离此,但这类玻璃中的银含量都很高,成本昂
子原子的碰撞和网络的阻挡。所以,玻璃贵,因此实际应用受到了限制。
中阳离子真正传输电荷的机会很少,导电能锂、钠等碱金属与银比较,资源丰富、
力自然十分微弱了。当温度升高时,离子、价格低廉。尤其是锂、重量轻,用它作固体
原子的热运动增大,脱离氧离子约束的自电解质的电池,具有能量密度大、输出电压
由电子亦增多,玻璃的导电能力增大, 电
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中国建材科技第一卷
高等优点。目前晶态锂离子导体的室温电导离子浓度, 另一方面由于大半径阴离子如
率较低,一般低于欧厘米~。因、、和等的引入,增大了玻
此,人们又开始非晶态锂离子导体的研究。璃网络的间隙,有利于电导率的增加。这类
为了扩大玻璃的形成范围,不能采用传统的玻璃有、、
玻璃工艺,而要以极快的冷却方法,冷却速广. · 等
率达每秒万度左右。这与金属玻璃的制表列出了具有电磁功能的新型玻璃及
造方法相似有时为了得到高电导率玻璃, 其用途。从表中可以看出,将玻璃的透明性
往往组份中加入一些阴离子半径较大的锂金与电、磁声波等性能组合在一起