电导体功能材料

导电材料

导电材料是用以传递电流而又没有或很小电能损失的材料，主要以电线、电缆为代表。随着电子工业的发展，传送弱电流的导电涂料、胶粘剂和透明导电材料等的应用也十分广泛。导电材料的基本性质以电阻率表征。

电线、电缆所用材料主要是铜、铝及其合金。铜作为导电材料大都是电解铜，含铜量为99.97%一99.98%，含有少量金属杂质和氧，其中的杂质会降低电导率，铜中含有氧也使产品性能大大下降。一种无氧铜性能稳定、抗腐蚀、延展性好、抗疲劳，可拉成很细的丝，适合于做海底同轴电缆的外部软线，也可用于太阳能电池。

铝导线与铜导线相比，电导率低，但其质量轻，相对密度只有铜的1/3，这是铝导线的一大优点。主要用作送电线和配电线。对于160kV以上的高压电线，往往用钢丝增强的铝电缆或铝合金线。

电阻元件

电力、电子工业方面应用的电阻元件，其阻抗性质大都是欧姆型的（纯电阻）。电子方面要求的电阻值范围在10³Ω—10⁸Ω之间，要求用于制作电阻的材料电阻率ρ<10^-6Ω·m，做成的电子元件的电阻值稳定，温度系数小。还有的电阻元件是用于做电热元件或发光元件。

用来做电阻的金属材料有电子线路应用的精密电阻合金，如锰-铜合金，铜-镍合金。后者的电阻温度系数最小。这类合金的最终热处理是均匀退火，尤其在做成成品以后，还要进行一次低温长时间退火，以保证电学性能稳定。用来做发热元件的金属材料是镍-铬合金和铁-铬-铝合金。

固体电解质

根据物质在溶解或熔融状态下是否导电，人们将其分为电解质和非电解质两大类。如盐（NaCl）就是典型的电解质，糖就是非电解质。但在20世纪60年代初，人们发现还有些物质在低于熔点温度下的固体状态，也有高的离子导电特性，这类物质就叫做固体电解质。固体电解质导电的本质在于内部带电氧离子的运动。晶格结构不同，离子排列方式不同，对氧离子的活动能力有很大影响。另外，如果晶格完美无缺，离子运动也较困难，若通过掺杂的方法产生大量缺陷就能提高电导率。

固体电解质在高技术中有重要作用，如氧化锆陶瓷固体电解质就是燃料电池的心脏；还可以做磁流体发电机的电极材料；电解水制氢中的隔膜采用的也是固体电解质，它还可以用来制成氧敏元件，广泛用于汽车尾气检测、金属冶炼过程中氧的在线分析等。

导电高分子材料与电子浆料

高分子材料属于共价键结合的大分子链结构，电子被紧紧束缚，属于绝缘材料。随着科学技术的发展，人们采用多种技术使某些高分子材料也具有了导电性。可以将高分子导电材料分为3类：抗静电表面活性剂、导电材料（碳、金属粉）与高分子材料复合、结构型导电高分子材料。另外，由于电子技术的特殊要求，电子浆料也成为一种重要的新型材料。

电子电导

电子电导的情况主要存在于导体和半导体中，具体对于导体和半导体也还有区别，下面分别介绍。

（1）导体：金属是导体，具有金属键和规则的晶体结构。根据能带理论，金属的价电子处于导带中，全都是参与导电的载流子。如果是理想晶体，在电场作用下，电子的运动不会遇到阻力，运动速度应该无限大，也就不会有电阻存在，但这与实际情况不符。这是因为实际的晶体一方面存在缺陷，另一方面，只要不是绝对零度，晶格格点上的原子总是在不断地围绕平衡位置作振动，这种振动对于电子的定向运动构成了阻力，所以迁移率在不同的温度下具有不同的有限值，因而电导率也是有限的。

（2）半导体：根据能带理论，半导体在绝对零度时，因为导带中没有电子，在电场作用下不导电。但是当温度大于0K时，电子受热激发，从价带跃迁到导带，使导带产生自由运动的电子，而价带产生自由运动的空穴，它们统称为本征载流子，载流子的浓度大小决定了高纯半导体的导电性。

离子电导

从理论上说，没有缺陷的离子晶体是绝缘体，但实际的大多数离子晶体还是有低的电导率。

离子晶体中的电导主要为离子电导。离子电导是离子在电场作用下的定向扩散运动，分为两类。

（1）本征电导，也叫固有离子电导，是晶体点阵的离子由于热振动而离开了晶格，形成热缺陷。这种热缺陷无沦是离子还是空位都是带电的，都可作为离子电导载流子。

（2）杂质电导，由于杂质与基体间的键合弱，在较低的温度下杂质就可以运动，杂质离子载流子的浓度决定于杂质的数量和种类。

离子电导率的大小与温度、晶体结构、晶体缺陷有关。温度增加时电导率增大，在较高温度，固有电导起主导作用；低温下，杂质电导占主要地位。它与晶体结构的关系主要从原子间结合力的大小来考虑，原子间结合力大的，电导率低。晶体缺陷，特别是离子性晶格缺陷的浓度大，电导率高。因此离子性晶格缺陷的生成及其浓度大小是决定离子电导的关键。

电导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。在外电场作用下，载流子作定向运动，形成明显的电流。

金属是最常见的一类导体。金属原子最外层的价电子很容易挣脱原子核的束缚，而成为自由电子，留下的正离子（原子实）形成规则的点阵。金属中自由电子的浓度很大，所以金属导体的电导率通常比其他导体材料的大。金属导体的电阻率一般随温度降低而减小。在极低温度下，某些金属与合金的电阻率将消失而转化为“超导体”。

光电导体（photoconductor），是指吸收光子时其电导率增加的非金属固体物质。

中文名称

光电导体

英文名称

photoconductor

定　　义

吸收光子时其电导率增加的非金属固体物质。

应用学科

电力（一级学科），通论（二级学科）

静电导体指的是体电阻率在1×10的6次方Ω·cm以下或表面电阻率在1×10的7次方Ω·cm以下,当其接地时不能积聚静电电荷的材料。

中文名称

静电导体

英文名称

electrostatic conductor

定　　义

体电阻率在1×106Ω·cm以下,当其接地时,不能积聚静电电荷的材料。

应用学科

煤炭科技（一级学科），矿山电气工程（二级学科），矿山电气安全（三级学科）

随着电力输配电系统提出更大容量更高效率的需求，大电流长距离直流高温超导电缆未来将在输配电系统中发挥重要的作用。本项目研究大电流长距离直流高温超导电缆通电导体在不同运行阶段沿长度方向上不同通电导体段的电流动态分布问题，探索大电流长距离直流高温超导电缆通电导体在整流器输出大直流电叠加小交流谐波时的谐波损耗问题，提出大电流长距离直流高温超导电缆通电导体冷热循环疲劳判据和过流稳定性判据，本项目的研究成果将为大电流长距离直流高温超导电缆的设计、保护及在大容量输配电系统中的应用提供理论和实验依据，对进一步加速超导电力技术实用化进程的步伐，具有十分重要的科学意义和现实意义。