陶瓷热学性能与微结构的关系--热容

　　热容定义

　　热容：在不发生相变和化学反应时，材料温度升高1 K时所需要的热量。

　　德拜模型适用性

　　对于主要由离子键和共价键组成的半导体陶瓷材料，在室温下几乎无自由电子，因此其热容与温度的关系更符合德拜模型。

　　德拜温度（θD）

　　不同材料有不同的德拜温度，例如石墨的θD为1973 K，BeO的θD为1173 K，Al2O3的θD为923 K。

　　德拜温度约为材料熔点的0.2到0.5倍，即θD≈0.2~0.5TM。

　　热容随温度变化

　　在低温时，热容随温度升高而增加。

　　在接近德拜温度θD时，热容趋近于25n J·K^-1·mol^-1。

　　在此之后，温度增加，热容几乎保持不变。

　　热容与相变

　　材料的热容是结构不敏感性能，与材料的结构关系不大，具有加和性。

　　当有相变发生时，热容会发生突变。

　　例如，CaO和SiO2（石英）的摩尔比为1∶1的混合物的摩尔热容随温度变化的曲线几乎与CaSiO3的摩尔热容随温度变化的曲线重合。

　　但在接近846 K时，CaO和SiO2的混合物的热容偏离CaSiO3的热容较大，发生突变，这是因为在这一温度下，发生α-石英和β-石英的晶型转变所致。

　　热容与孔隙率材料的摩尔热容与比热不是结构敏感的，但是单位体积的热容却与气孔率有关。

　　多孔材料因为质量轻，所以单位体积热容小。

　　因此，提高轻质隔热砖的温度所需要的热量远低于致密的耐火砖。

　　总结

　　半导体陶瓷的热容与德拜模型、相变和孔隙率等因素密切相关。德拜温度决定了材料热容随温度变化的规律，相变会导致热容的突变，而孔隙率影响单位体积的热容。这些因素共同决定了半导体陶瓷的热学性能，对于材料的设计和应用具有重要意义。在半导体陶瓷材料的研发和应用中，理解和控制这些因素对于优化材料的热性能和提高其在电子器件中的可靠性至关重要。（更多资讯请关注产品技术质量前沿哦）