De cuong thi ket thuc hoc phan mon vat lieu (1) ppt

Câu 1: Trình bày cấu trúc vùng năng lượng trong các vật rắn.
− Trong mỗi nguyên tử tồn tại các mức năng lượng gián đoạn. Các điện tử xếp thành các tầng(Cùng với
các số lượng tử chính n=1,2,3,….)và các lớp được chỉ bởi các chữ s, p, d, f (ứng với các số lượng tử
quỹ đạo l=0,1,2 và 3,…). Trong mỗi lớp lại có tưng ứng 2l+1=1,3,5 hoặc 7 “quỹ đạo” khác nhau.
− Khi các nguyên tử càng xích lại gần nhau thì các điện tử càng bị kích thích bởi các điện tử và các hạt
nhân của nguyên tử lân cận. Ảnh hưởng làm cho mỗi trạng thái điện tử của nguyên tử nằm sát nhau
hình thành nên vùng năng lượng điện tử. Sự giãn nở từ một mức năng lượng điện tử trng nguyên tử
thành một vùng năng lượng trong vật rắn tùy thuộc vào khoảng cách giữa các nguyên tử. trong mỗi
vùng, các mức năng lượng này là gián đoạn, tuy nhiên khoảng cách giữa các mức kề nhau là hết sức
nhỏ. Ở khoảng cách nguyên tử cân bằng, sự tạo thành vùng năng lượng có thể xảy ra với các lớp điện
tử ở gần hạt nhân nhất. Giữa các vùng kề nhau tồn tại khe năng lượng(vùng cấm): bình thường thì các
điện tử không được chiếm lĩnh.
− Vẽ hình 5.2/trang 106.
− Ở 0 độ k tồn tại bốn kiểu vùng năng lượng khác nhau:
 Thứ 1: vùng hóa trị chỉ bị lấp đầy một phần. năng lượng cao nhất bị chiếm dữ ở 0 độ k là E
Fermi -> cấu trúc điểm hình của kim loại.
 Thứ 2: Vùng hóa trị bị lấp đầy và còn phủ lên vùng dẫn -> cũng tìm thấyowr kim loại.
 Thứ 3,4: Hai cấu truc này tương tự nhau. Ở mỗi cấu trúc thì tất cacr các trạng thái trong vùng
hóa trị đề bị chiếm dữ hoàn toàn. Tuy nhiên ở đây ko còn dính với phần còn trống nên tạo khe
năng lượng. Sự khác nhau giữa hai vùng là độ rộng của khe năng lượng. E Fermi nằm ở chính
giữa khe.
− Vì thế vật liệu dẫn điện là vật liệu có điện tử dễ vượt qua vùng năng lượng Fermi. Vật liệu ko dẫn là
vật liệu có năng lượng vùng cấm rất lớn đến mức điện tử không thể nào vượt qua E Fermi.
Câu 2: Nêu cấu trúc vùng năng lượng của bán dẫn và điện môi từ đó chứng minh tính chất dẫn
điện của chúng.
Lời giải:
− Tính chất dẫn điện của các vật liệu rắn được giải thích nhờ lý thuyết vùng năng lượng. Như ta
biết, điện tử tồn tại trong nguyên tử trên những mức năng lượng gián đoạn (các trạng thái dừng).
Nhưng trong chất rắn, khi mà các nguyên tử kết hợp lại với nhau thành các khối, thì các mức năng
lượng này bị phủ lên nhau, và trở thành các vùng năng lượng và sẽ có ba vùng chính.
Cấu trúc năng lượng của điện tử trong mạng nguyên tử của chất bán dẫn. Vùng hóa trị được lấp đầy, trong

khi vùng dẫn trống. Mức năng lượng Fermi nằm ở vùng trống năng lượng.
 Vùng hóa trị (Valence band): Là vùng có năng lượng thấp nhất theo thang năng lượng, là vùng mà
điện tử bị liên kết mạnh với nguyên tử và không linh động.
 Vùng dẫn (Conduction band): Vùng có mức năng lượng cao nhất, là vùng mà điện tử sẽ linh động
(như các điện tử tự do) và điện tử ở vùng này sẽ là điện tử dẫn, có nghĩa là chất sẽ có khả năng dẫn điện
khi có điện tử tồn tại trên vùng dẫn. Tính dẫn điện tăng khi mật độ điện tử trên vùng dẫn tăng.
 Vùng cấm (Forbidden band): Là vùng nằm giữa vùng hóa trị và vùng dẫn, không có mức năng lượng
nào do đó điện tử không thể tồn tại trên vùng cấm. Nếu bán dẫn pha tạp, có thể xuất hiện các mức năng
lượng trong vùng cấm (mức pha tạp). Khoảng cách giữa đáy vùng dẫn và đỉnh vùng hóa trị gọi là độ rộng
vùng cấm, hay năng lượng vùng cấm (Band Gap). Tùy theo độ rộng vùng cấm lớn hay nhỏ mà chất có thể
là dẫn điện hoặc không dẫn điện.
Như vậy, tính dẫn điện của các chất bán dẫn có thể lý giải một cách đơn giản nhờ lý thuyết vùng năng lượng
như sau:
 Các chất bán dẫn có vùng cấm có một độ rộng xác định. Ở không độ tuyệt đối (0 ⁰K), mức Fermi nằm
giữa vùng cấm, có nghĩa là tất cả các điện tử tồn tại ở vùng hóa trị, do đó chất bán dẫn không dẫn điện.
Khi tăng dần nhiệt độ, các điện tử sẽ nhận được năng lượng nhiệt (k
B
.T với k
B
là hằng số Boltzmann)
nhưng năng lượng này chưa đủ để điện tử vượt qua vùng cấm nên điện tử vẫn ở vùng hóa trị. Khi tăng
nhiệt độ đến mức đủ cao, sẽ có một số điện tử nhận được năng lượng lớn hơn năng lượng vùng cấm và nó
sẽ nhảy lên vùng dẫn và chất rắn trở thành dẫn điện. Khi nhiệt độ càng tăng lên, mật độ điện tử trên vùng
dẫn sẽ càng tăng lên, do đó, tính dẫn điện của chất bán dẫn tăng dần theo nhiệt độ (hay điện trở suất giảm
dần theo nhiệt độ).
 Điện môi: tương tự như chất bán dẫn nhưng do khe năng lượng rộng hơn của bán dẫn rất nhiều -> e
Fermi lớn vì vậy sẽ rất khó để có dược diện tử nhảy được tử vùng hóa trị sang vùng dẫn nên có thể coi
như chúng không dẫn điện.
Câu 3: Dựa vào khái niệm độ linh động của điện tử và cấu trúc vùng năng lượng, anh (chị) hãy
nêu đặc điểm của điện trở kim loại.

Lời giải:
Tính chất dẫn điện, hay cản trở điện của nhiều vật liệu có thể giải thích bằng cơ học lượng tử. Mọi
vật liệu đều được tạo nên từ mạng lưới các nguyên tử. Các nguyên tử chứa các electron, có năng
lượng gắn kết với hạt nhân nguyên tử nhận các giá trị rời rạc trên các mức cố định. Các mức này có
thể được nhóm thành 2 nhóm: vùng dẫn và vùng hóa trị, vùng hóa trị thường có mức năng lượng thấp
hơn vùng dẫn. Các electron có năng lượng nằm trong vùng dẫn có thể dy chuyển dễ dàng giữa các
mạng lưới nguyên tử.
Khi có hiệu điện thế giữa 2 đầu miếng vật liệu, một điện trường được thiết lập kéo theo các electron ở
vùng dẫn dy chuyển nhờ lực Coulumb tạo ra dòng điện. Dòng điện mạnh hay yếu phụ thuộc vào số
lượng electron ở cùng dẫn
Các electron nói chung sắp sếp trong nguyên tử từ mức năng lượng thấp đến cao, do vậy hầu hết nằm
ở vùng hóa trị. Số lượng electron nằm ở vùng dẫn tùy thuộc vào vật liệu và điều kiện kích thích năng
lượng (nhiệt lượng , bức xạ điện từ từ môi trường). Chia theo tính chất các mức năng lượng của
electron có 3 loại vật liệu chính sau:
Trong kim loại luôn có sẵn electron nằm ở cùng dẫn. Trên thực tế hok có khoảng cách
giữa vùng dẫn và vùng hóa trị, và có thể coi 2 vùng là một đối với kim loại
Kim loại có vùng dẫn và vùng hóa trị phủ lên nhau(không có vùng cấm) do đó luôn có điện tử trên vùng dẫn
vì thế mà kim loại luôn luôn dẫn điện
Mạng lưới của kim loại thực tế hok hoàn hảo: các chỗ bị sứt mẻ trong mạng lưới tán xạ electron, gây
nên sự cản trở với sự dy chuyển của electron(điện trở). Khi nhiệt độ tăng, các nguyên tử dao động mạnh hơn
và dễ va chạm vào các electron hơn khiến điện trở tăng theo. Vật dẫn điện càng dài, số lượng va chạm của
electron trên đường đy càng tăng.
Câu 4: Nêu và giải thích tính chất dẫn điện của bán dẫn tạp chất loại p.
Xét bán dẫn nguyên tố silic. Một nguyên tử silic có 4 điện tử vòng ngoài mỗi điện tử này liên kết
đồng hóa trị với 4 nguyên tử silic lân cận. Giả sử 1 nguyên tử tạp chất có hóa trị 3 được thay thế
vào( nguyên tử nhóm III A: Al, B, Ga). Ta lấy bo.Một trong các mối liên kết đồng hóa trị xung quanh
mỗi nguyên tử này sẽ bị thiếu 1 điện tử. Chỗ thiếu đó có thể xem như 1 lỗ trống liên kết yếu với nguyên
tử tạp chất. Có thể giải phóng lỗ trỗng này khỏi nguyên tử tạp chất bằng cách là điện tử và lỗ trống đổi
chỗ cho nhau. Một lỗ trống chuyển động được coi như là ở trạng thái kích thích. Vậy trong trường hợp
này tạp chất bo làm cho lỗ trống trong tinh thể tăng lên rất nhiều: chỉ cần một số nguyên tử tạp chất băng

một phần triệu số nguyên tử bán dẫn tinh khiết cũng làm cho số lỗ trống tăng lên hàng vạn lần, do đó độ
dẫn điện của bán dẫn có tạp chất lớn hơn độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết hàng vạn lần.
Mỗi 1 nguyên tử tạp chất đưa vào khe cấm một mức năng lượng nằm sát phía trên đỉnh của vùng hóa
trị. Mỗi lỗ trống sẽ được tạo ra trong vùng hóa trị khi kích thích nhiệt độ 1 điện tử chuyển từ vùng hóa
trị lên trạng thái điện tử tạp chất.
Với 1 chuyển dời như thế chỉ có 1 hạt tải (1 lỗ trống) được sinh ra trong vùng hóa trị mà không có
điện tử tự do nào được tạo ra hoăc ở mức tạp chất hoặc ở trong vùng dẫn. Tạp chất này được gọi là
acxeptơ (tạp chất nhận). bởi vì nó có khả năng nhận điện tử từ vùng hóa trị và để lại đó 1 lỗ trống .
Đối với bán dẫn tạp chất loại này, lỗ trống có mặt với nồng độ cao hơn nhiều so với điện tử (p>>n) và
trong trường hợp đó vật liệu được gọi là chất bán dẫn loại p bởi vì tính dẫn điện chủ yếu do các điện tích
dương đảm nhiệm. Lỗ trống được gọi là hạt tải đa số, điện tử là hạt tải tiểu số.
Câu 5: Nêu và giải thích tính chất dẫn điện của bán dẫn tạp chất loại n.
Lời giải:
Xét bán dẫn nguyên tố silic. Một nguyên tử silic có 4 điện tử vòng ngoài mỗi điện tử này liên kết
đồng hóa trị với 4 nguyên tử silic lân cận. Giả sử 1 nguyên tử tạp chất có hóa trị 5 được thay thế
vào( nguyên tử nhóm V A: P, As, Sb). Chỉ có 4 trong 5 nguyên tử tạp chất này có thể tham gia vào liên
kết. Một điện tử thừa ra chỉ đính 1 cách lỏng lẻo xung quanh nguyên tử tạp chất bởi lực hút tĩnh điện yếu
năng lượng liên kết của điện tử này tương đối nhỏ (0,01 eV) =>dễ bị tách khỏi nguyên tử tạp chất =>nó
trở thành điện tử tự do (tức điện tử dẫn). Như vậy, trong trường hợp này (tức ) làm cho số điên tử tự do
trong bán dẫn tăng lên rất nhiều. Và chỉ cần một số nguyên tử tạp chất bằng một phần triệu số nguyên tử
bán dẫn tinh khiết cũng làm cho số điện tử tăng lên hàng vạn lần, nghĩa là độ dẫn điện của bán dẫn có tạp
chất lớn độ dẫn điện của bán dẫn tinh khiết hàng vạn lần.
Mỗi điện tử lỏng lẻo đó chiếm một mức năng lượng đơng nàm trong khe cấm và ngay dưới đáy vùng
dẫn. Để kích thích điện tử nhảy từ 1 trong các trạng thái (mức) tạp chất này lên 1 mức trong vùng dẫn
đòi hỏi 1 năng lượng tương ứng với năng lượng liên kết trong điện tử. Cứ mỗi lần kích thích sẽ cấp 1
điện tử đơn vào vùng dẫn. Tạp chất loại này gọi là đônơ (tạp chất cho).Bởi mỗi điện tử đônơ đc kích
thích từ 1 tạp chất nên không tạo ra lỗ trống ở trong vùng hóa trị do đó trong bán dẫn có tạp chất mật độ
điện tử rất lớn so với mật độ lỗ trống. Vì lẽ đó bán dẫn có tạp chất được gọi là bán dẫn điện tử hay bán
dẫn loại n. Trong bán dẫn loại n các điện tử là nhưng hạt tải đa số, còn lỗ trống là những hạt tải thiểu số.
Câu 6: Nhiệt dung là gì. Trình bày nguồn gốc của nhiệt dung và sự phụ thuộc của nhiệt dung theo

nhiệt độ.
Lời giải:
Nhiệt dung cho biết khả năng của vật liệu hấp thụ nhiệt từ bên ngoài, nó biểu thị phần năng lượng cần
thiết để nâng nhiệt độ lên 1 đơn vị. Bằng ngôn ngữ toán học, nhiệt dung C được viết như sau:
dQ: năng lượng cần để gây ra độ biến thiên nhiệt độ dT
Thông thường nhiệt dung được tính theo mol của vật liệu(chảng hạn J/mol.K hoặc cal/mol.K). Nhiệt
dung riêng (thường ký hiệu bằng chữ c) là nhiệt dung của 1 đơn vị khối lượng vật liệu có đơn vị J/kg.K
hoăc cal/g.K.
Trong thực tế có 2 cách đo nhiệt dung của vật liêu tương ứng với các điều kiện môi trường kèm theo
sự truyền nhiệt. Một là nhiệt dung đẳng tích C
v
(thể tích mẫu được giữ không đổi) và hai là nhiệt dung
đẳng áp C
p
luôn luôn lớn hơn C
v
. Tuy nhiên sự khác nhau giữa chúng là rất ít đối với đa số các vật liệu
rắn ở nhiệt độ phòng và thấp hơn.
• Sự phụ thuộc nhiệt độ của nhiệt dung
Biến thiên theo nhiệt độ của nhiệt dung theo đẳng tích của nhiều chất rắn tinh thể tương đối
đơn giản.C
v
bằng 0 ở OK nhưng tăng lên nhanh theo nhiệt độ. Điều này tương ứng với khả năng của
các sóng mạng nâng cao năng lượng trung bình của mình. Khả năng này được tăng lên theo nhiệt độ.
ở các nhiệt đọ thấp mối quan hệ giữa C
v
và nhiệt đọ T là: C
v=
A T
3

Trong đó A là hằng số không phụ thuộc nhiệt độ. Ở trên nhiệt độ ɵ
d
gọi là nhiệt độ Debye. C
v
hầu như không còn phụ thuộc nhiệt độ nữa, còn giá trị vào khoảng 3R, R là hằng số khí. Đối với
nhiều vật liêu rắn, giá trị của ɵ
d
xấp xỉ nhiệt đọ phòng, và giá trị gần đúng hợp lý của C
v
ở nhiệt độ
phòng là 15 J/mol.K
Câu 7: Dựa vào khái niệm độ linh động của điện tử và cấu trúc vùng năng lượng, anh (chị) hãy nêu
đặc điểm của điện trở của bán dẫn tinh khiết?
Trong bán dẫn và cách điện các nguyên tử tương tác với nhau khiến cho khoảng cách năng lượng giữa vùng
dẫn và vùng có hóa trị lớn, hầu hết các electron không nằm ở vùng dẫn. Để có đủ electron dẫn điện, cần cung
cấp nhìu năng lượng cho e nhảy lên vùng dẫn, ví dụ nhiệt năng hay quang năng. Một hiệu điện thế lớn chỉ tạo
được dòng điện yếu do có it điện tử dẫn điện, do đó chất bán dẫn và chất cách điện có điện trở suất cao.
Trong bán dẫn khi tăng nhiệt độ, các e có thể nhận nhiệt năng để nhảy lên vùng dẫn. Hiệu ứng này mạnh hơn
hiệu ứng cản trở do dòng dao động mạng, khiến điện trở giảm khi nhiệt độ tăng tương tự có thể chiếu ánh
sáng hay bức xạ điện từ nói chung vào một số chất bán dẫn để truyền năng lượng cho các e(sau khi hấp thụ
các photon) nhảy lên vùng dẫn và tăng tính dẫn điện như trong CCD của camera hay pin Mặt Trời
Có thể thay đổi khả năng dẫn điện của các chất bán dẫn bằng việc pha thêm tạp chất lựa chọn đặc biệt để tạo
ra các lỗi trong mạng tinh thể có thừa e tự do(bán dẫn loại n). Nồng độ tạp chất quyết định số lỗ trống hay
điện tử tự do trong vật liệu, do đó quyết định tính dẫn điện của vật liệu
Các chất bán dẫn có vùng cấm có 1 độ rộng xác định. Ở 0 độ tuyệt đối(0 độ K), mức Fermi nằm giữa vùng
cấm, có nghĩa là tất cả các điện tử tồn tại ở vùng hóa trị, do đó chất bán dẫn không dẫn điện. Khi tăng dần
nhiệt độ, các điện tử sẽ nhận được năng lượng nhiệt( là hằng số Boltzmann) nhưng năng lượng
này chưa đủ để vượt qua vùng cấm nên điện tử vẫn ở vùng hóa trị. Khi tăng nhiệt độ đến mức đủ cao, sẽ có
một số điện tử nhận được năng lượng lớn hơn năng lượng vùng cấm và nó sẽ nhảy lên vùng dẫn và chất rắn
trở thành chất dẫn điện. Khi nhiệt độ càng tăng lên, mật độ điện tử trên vùng dẫn sẽ càng tăng lên, do đó tính

dẫn điện của bán dẫn tăng dần theo nhiệt độ(hay điện trở suất giảm dần theo nhiệt độ). Một cách gần đúng có
thể viết sự phụ thuộc của điện trở chất bán dẫn vào nhiệt độ như sau:
Với Ro là hằng số, là độ rộng vùng cấm
Ngoài ra tính dẫn của chất bán dẫn có thể thay đổi nhờ các kích thích năng lượng khác, ví dụ như ánh sáng.
Khi chiếu sáng các điện tử sẽ hấp thụ năng lượng từ photon và có thể nhảy lên vùng dẫn nếu năng lượng đủ
lớn. Đây chính là nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi về tính chất của bándẫn dưới tác dụng của ánh
sáng(quang-bán dẫn)
Câu 8: Nêu cơ chế dẫn nhiệt của vật liệu. Từ đó giải thích tính chất dẫn nhiệt của kim loại
 Cơ chế dẫn nhiệt của vật liệu.
Trong các vật liệu rắn,nhiệt được truyền bởi cả song dao động mạng và điện tử tự do.Độ dẫn nhiệt toàn
phần là tổng của 2 thành phần theo 2 cơ chế đó.
K=K
l
+K
e
K
l:
Độ dẫn điện bởi dao động mạng
K
e:
Độ dẫn điện bởi dao động điện tử
-Thông thường thì 1 trong 2 thành phần đó chiếm ưu thế.năng lượng nhiệt các phonon,tức là song mạng được
truyền đi theo hướng chuyển động của chúng.
-Thành phần K
l
gây bởi chuyển động thuần của các phonon từ vùng nhiệt đọ cao tới vùng có nhiệt độ thấp
trong vật thể.
-Các điện tử tự do cũng tham gia dẫn nhiệt.Ở vùng nóng của vật liệu điện tử tự do có động năng lớn
hơn,chúng di chuyển đến những vùng lạnh hơn vaf1 phần động năng đc chuyển bù thêm cho các nguyên tử
như là kết quả các va chạm với phonon hay là với khuyết tật mạng.Phần đóng góp tương đối của K

e
tăng theo
nồng độ điện tử tự do vì có nhiều điện tử hơn tham gia vào quá trình dẫn nhiệt.
 Giải thích tính chất dẫn nhiệt của kim loại
+Trong kim loại với độ sạch cao,cơ chế điện tử vận chuyển nhiệt có ưu thế hơn phần đóng góp của photon vì
điện tử không dễ bị tán xạ như photon và có tốc độ lớn hơn.Kim loại là chất bán dẫn hết sức tốt do có số
lượng khá lớn điện tử tự do tham gia dẫn nhiệt.Độ dẫn nhiệt thông dụng của kim loại là vào khoảng:20-40 w
∕m.K.
+vì điện tử tụ do chịu trách nhiệm cả dẫn nhiệt và dẫn điện trong kim loại tinh khiết,biểu thức:
L=k÷ σT
L:Hằng số L=2,44.10 ^-8 ΩW/(k^2)
T:Nhiệt độ tuyệt đối
σ:Độ dẫn nhiệt
+Tạp chất trong kim loại làm giảm độ dẫn nhiệt,cụ thể là trong các nguyên tử tạp chất,đặc biệt là trong dung
dịch rắn hoạt động như những tâm tán xạ,hạ thấp hiệu quả của chuyển động điên tử.Vì vậy thép không dỉ dẫn
nhiệt kém hơn sắt hoặc thép hợp kim thấp.
Câu 9:Nêu cơ chế dẫn nhiệt của vật liệu,từ đó giải thích tính dẫn nhiệt của polyme
 Cơ chế dẫn nhiệt của vật liệu.
Trong các vật liệu rắn,nhiệt được truyền bởi cả song dao động mạng và điện tử tự do.Độ dẫn nhiệt toàn
phần là tổng của 2 thành phần theo 2 cơ chế đó.
K=K
l
+K
e
K
l:
Độ dẫn điện bởi dao động mạng
K
e:
Độ dẫn điện bởi dao động điện tử

-Thông thường thì 1 trong 2 thành phần đó chiếm ưu thế.năng lượng nhiệt các phonon,tức là song mạng được
truyền đi theo hướng chuyển động của chúng.
-Thành phần K
l
gây bởi chuyển động thuần của các phonon từ vùng nhiệt đọ cao tới vùng có nhiệt độ thấp
trong vật thể.
-Các điện tử tự do cũng tham gia dẫn nhiệt.Ở vùng nóng của vật liệu điện tử tự do có động năng lớn
hơn,chúng di chuyển đến những vùng lạnh hơn vaf1 phần động năng đc chuyển bù thêm cho các nguyên tử
như là kết quả các va chạm với phonon hay là với khuyết tật mạng.Phần đóng góp tương đối của K
e
tăng theo
nồng độ điện tử tự do vì có nhiều điện tử hơn tham gia vào quá trình dẫn nhiệt.
 giải thích tính dẫn nhiệt của polyme
+Đa số các polyme là vào cỡ 0.3 w∕m.K.Đối với vật liệu này,năng lượng truyền theo dao động,tịnh tiến và
quay của các phân tử mạch.Độ lớn của độ dẫn nhiệt phụ thộc vào mức đọ kết tinh:Polyme có cấu trúc tinh thể
và trật tự cao sẽ có độ dẫn nhiệt lớn hơn so với các vật liệu vô định hình tương đương.Đó là dao động hiệu
dụng hơn của các mạch phân tử ở trạng thái tinh thể.
+Polyme thường được ứng dụng làm chất cạhs nhiệt nhờ có độ dẫn nhiệt thấp,tính các nhiệt của chúng cũng
như của gốm,có thể được nâng cao hơn bằng cách đưa vào những lỗ xốp nhỏ,thường được tạo ra bằng cách
khuấy bọt trong khi polyme hóa.Polystryren đã tạo bọt được dùng phổ biến dùng làm cốc uống và hộp cách
nhiệt.
 Câu 10: Anh (chị) hãy nêu hiệu ứng ứng suất nhiệt của vật liệu
Ứng suất nhiệt là ứng suất được gây ra trong vật thể do sự thay đổi nhiệt độ. Tìm hiểu nguồn gốc và bản chất
của ứng suất nhiệt là rất quan trọng vì những ứng suất này có thể dẫn tới sự nứt vỡ hoặc biến dạng dẻo không
mong muốn.
Ứng suất do sự giãn và co bị hạn chế
Ta hãy xét một thanh đồng chất và đẳng hướng bị nung nóng hoặc làm lạnh đồng đều, nghĩa là không có
gradien nhiệt độ. Khi giãn hoặc co tự do, thanh sẽ không chịu ứng suất. Tuy nhiên nếu chuyển động dọc trục
của thanh bị giới hạn bởi các giá cứng chặn ở hai đầu thì sẽ có ứng suất nhiệt. Độ lớn độ dẫn điện của ứng
suất gây bởi độ biến thiên nhiệt độ từ To đến Tf là:

σ = E. α1 (To-Tf) (1)
Khi nung nóng (Tf > To) ứng suất sẽ là nén (σ < 0), vì sự giãn nở của thanh đã bị giữ lại. Đương nhiên khi
thanh bị làm lạnh (Tf < To) thì sẽ có ứng suất kéo (σ > 0). Cũng vậy ứng suất theo biểu thức (1) cũng là ứng
suất cần thiết để nén (hoặc kéo) đàn hồi thanh mẫu trở về độ dài ban đầu sau khi nó chịu giãn nở do biến đổi
nhiệt độ To - Tf
Ứng suất gây bởi gradien nhiệt độ
Khi một vật rắn bị nung hoặc làm nguội, sự phân bố nhiệt độ bên trong sẽ phụ thuộc vào kích thước và hình
dạng của nó, vào độ dẫn nhiệt của vật liệu và chỉ số biến đổi nhiệt độ. Ứng suất nhiệt có thể hình thành do
gradien nhiệt độ gây ra bởi sự nung nóng hoặc làm nguội nhanh và làm cho phần ngoài thay đổi nhiệt độ
nhanh hơn phần phía trong. Các biến đổi kích thước bộ phận có tác dụng hạn chế sự giãn hoặc co của những
phần thể tích xung quanh. Chẳng hạn khi nung nóng, phần ngoài của mẫu sẽ nóng hơn, và do đó sẽ giãn
mạnh hơn các vùng trong. Như vậy ứng suất bề mặt là ứng suất nén, xuất hiện và bị cân bằng bởi các ứng
suất kéo ở bên trong. Mối tương quan ứng suất trong – ngoài sẽ đảo lại khi làm nguội nhanh, làm cho bề mặt
chịu ứng suất kéo.
Sốc nhiệt của vật liệu giòn
Đối với các kim loại và polyme dễ uốn, ứng suất sinh ra có thể được giảm nhẹ nhờ có biến dạng đàn hồi. tuy
nhiên, đối với đa số vật liệu gốm, tính khó uốn sẽ làm tăng khả năng phá hủy giòn do ứng suất nhiệt. nguội
nhanh dễ gây ra sốc nhiệt hơn là nung nóng, vì ứng suất nhiệt sinh ra là ứng suất kéo. Sự tạo thành vết nứt và
sự lan truyền các vết nứt từ bề mặt xả ra dễ hơn khi có ứng suất kéo.
Khả năng của vật liệu chống lại loại phá hủy này được gọi là độ bền xung nhiệt. đối với gốm bị làm nguội
nhanh, độ bền xung nhieeyj phụ thuộc không những vào độ lớn của sự thay đổi nhiệt mà còn vào tính chất cơ
và nhiệt của vật liệu. độ bền xung nhiệt tốt nhất ở các gốm có độ bền nứt cao và độ dẫn điện cao, cũng như
modun đàn hồi và hệ số giãn nở nhiệt thấp. độ bền của nhiều vật liệu chống lại loại phá hủy này có thể ước
tính bằng thông số kháng sốc nhiệt TSR
TSR= σf. k/ E. α1 (2)
Có thể phòng ngừa sốc nhiệt bằng cách biến đổi các điều kiện ngoài để giảm bớt tốc độ nguội hoặc nung
nóng và hạn chế gradien nhiệt độ trong vật thể đến mức tối thiểu. cải thiện các đặc trưng nhiệt và cơ trong
biểu thức (2) cũng có thể nâng cao tính kháng sốc nhiệt của vật liệu. trong các thông số này hệ số giãn nở
nhiệt là dễ biến đổi và dễ khống chế nhất. ví dụ, thủy tinh Na phổ thông, thường có α1 vào khoảng 9.10^-6
(ºC)-¹ đặc biệt nhạy với sốc nhiệt như chúng ta vẫn biết. bằng cách giảm hàm lượng CaO và Na2O đồng thời

bổ sung B2O3 vào để tạo thành thủy tinh borosilicat (Pyrex) thì sẽ giảm được hệ số giãn nở xuống tới
khoảng 3.10^-6 (ºC)-¹ ; vật liệu này hoàn toàn thích hợp cho các chu trình nung nóng và làm nguội của lò
nung. Đưa vào một số lỗ xốp tương đối lớn hoặc một pha thứ hai mềm cũng xó thể cải thiện đặc tính sốc
nhiệt của vật liệu. Cả hai biên pháp này đều có tác dụng ngăn ngừa sư lan truyền các vết nứt nhiệt.
Thường cần phải khử ứng suất nhiệt trong các vật liệu gốm như là một biện pháp để cải thiện độ bền cơ và
đặc tính quang học của chúng. Điều này có thể thực hiện băng ủ.
Câu 11: Anh (chị) hãy nêu nguồn gốc momen từ của vật liệu.
Các tính chất từ vĩ mô của vật liệu đều là hệ quả của các momen từ gắn với từng điện tử. Khái niệm này khá
phức tạp và dựa trên các nguyên lý cơ học lượng tử nên dưới đây ta chỉ trình bầy một số lược đồ dơn giản
hóa. Mỗi điện tử trong một nguyên tử đều có các momen từ với hai nguồn gốc. Một liên quan đến chuyển
động quỹ đạo của nó xung quanh hạt nhân. Là một điện tích chuyển động , mỗi điện tử có thể được xem như
một dòng điện vòng nhỏ, sinh ra một từ trường rất yếu, do đó có một momen từ hướng dọc theo chiều quỹ
đạo của nó, như minh họa trên hình 5.39a
Mặt khác mỗi điện tử còn có một chuyển động riêng là chuyển động xung quanh trục của bản thân (gọi là
spin). Do đó xuất hiện momen từ nữa bắt nguồn từ spin điện tử, hướng theo trục spin như trên hình5.39b.
Momen từ spin điện tử chỉ có thể nhận hai chiều đối song song, hoặc hướng “lên” hoặc hướng “xuống”. Như
vậy mỗi điện tử trong nguyên tử có thể coi như một nam châm vĩnh cửu nhỏ, có momen từ quỹ đạo và
momen từ spin
Momen từ dơn vị là magneton Bohr µв có giá trị 9,27.10^-24 A.m². đối với mỗi điện tử trong nguyên tử,
momen từ spin chỉ có thể nhận một trong hai giá trị ± µв (cộng cho spin hướng lên và trừ cho spin hướng
xuống). Còn momen từ quỹ đạo thì bằng m1µв, m1 là số lượng tử từ (số lượng tử không gian) của điện tử.
Trong mỗi nguyên tử cô lập, momen từ quỹ đạo cũng như momen từ spin của cặp diendj tử triệt tiêu lẫn
nhau.
Ví dụ, momen spin của một điện tử có spin hướng lên sẽ triệt tiêu momen spin của một điện tử có spin
hướng xuống. Còn momen từ của một nguyên tử sẽ chính là tổng momen từ của mọi điện tử trong nguyên tử
bao gồm cả hai thành phần quỹ đạo và spin. Đối với một nguyên tử đã có các lớp điện tử hoàn toàn đầy,
momen tổng của nó bị triệt tiêu. Như vậy vật liệu cấu tạo bởi nguyên tử có các lớp điện tử hoàn toàn đầy thì
không thể bị từ hóa vĩnh cửu. ví dụ, các khí trơ (He, Ne, Ar…) cũng như nhiều vật liệu ion khác.
Trong vật liệu tồn tại các dạng từ tính sau: nghịch từ, thuận từ và sắt từ. Ngoài ra, phản sắt từ và feri từ được
xem là những dạng phụ của sắt từ. mỗi vật liệu đều tồn tại ít nhất một trong dạng từ tính đó và tính chất từ

của vật liệu phụ thuộc vào hành vi của các lưỡng cực từ nguyên tử và điện tử dưới tác dụng của từ trường
ngoài.
Câu 12: Nêu cơ chế dẫn nhiệt của vật liệu?từ đó Giải thích tính chất dẫn nhiệt của Gốm
 Cơ chế dẫn nhiệt của vật liệu
-Trong các vật liệu rắn,nhiệt được truyền bởi cả song dao động mạng và điện tử tự do.Độ dẫn nhiệt toàn
phần là tổng của 2 thành phần theo 2 cơ chế đó.
K=K
l
+K
e
K
l:
Độ dẫn điện bởi dao động mạng
K
e:
Độ dẫn điện bởi dao động điện tử
-Thông thường thì 1 trong 2 thành phần đó chiếm ưu thế.năng lượng nhiệt các phonon,tức là song mạng được
truyền đi theo hướng chuyển động của chúng.
-Thành phần K
l
gây bởi chuyển động thuần của các phonon từ vùng nhiệt đọ cao tới vùng có nhiệt độ thấp
trong vật thể.
-Các điện tử tự do cũng tham gia dẫn nhiệt.Ở vùng nóng của vật liệu điện tử tự do có động năng lớn
hơn,chúng di chuyển đến những vùng lạnh hơn vaf1 phần động năng đc chuyển bù thêm cho các nguyên tử
như là kết quả các va chạm với phonon hay là với khuyết tật mạng.Phần đóng góp tương đối của K
e
tăng theo
nồng độ điện tử tự do vì có nhiều điện tử hơn tham gia vào quá trình dẫn nhiệt.
- Các vật liệu phi kim loại đều là những chất cách nhiệt vì chúng không có nhiều điện tử tự do.Như
vậy,phonon chịu trách nhiệm chủ yếu trong dẫn nhiệt: K rất nhỏ so với K.phonon vận chuyển năng lượng

nhiệt không hiệu quả như điện tử tự do,do phonon bị tán xạ rát mạnh bởi khuyết tật mạng.
-Độ dẫn điện của 1 số vật liệu gốm nằm trong khoảng 2->50W/m.K ở nhiệt độ phòng .Thủy tinh và các gốm
vô định hình khác có độ dẫn điện thấp hơn gốm tinh thể vì tán xạ phonon mạnh hơn nhiều khi cấu trúc
nguyên tử có mức độ không trật tự cao.
-Tán xạ của các dao động nhiệt trở nên nổi bật hơn khi nhiệt đọ tăng.Do vậy,độ dẫn nhiệt của đa số vật liệu
gốm bình thường đều giảm dần dần khi nhiệt độ tăng,ít nhất là ở nhiệt đọ tương đối thấp.
-Lỗ xốp trong vật liệu gốm có thể gây ảnh hưởng mạnh đến độ dẫn nhiệt trong đa số trường hợp,sự tăng thể
tích lỗ xốp làm giảm độ dẫn nhiệt.Trong thực tế:nhiều gốm sử dụng làm vật liệu cách nhiệt đều có độ xốp
cao.Sự truyền nhiệt qua các lỗ xốp là chậm và không có hiệu quả.Các lỗ xốp bên trong còn chứa không
khí,khí này có đọ dẫn nhiệt cực kỳ thấp,khoảng 0,02W/m.K.Hơn nữa sự đối lưu khí trong các lỗ xốp cũng
không có hiệu quả đáng kể.
Câu 13: Nêu đặc điểm của vật liệu từ cứng.
Vật liệu từ cứng là vật liệu sắt từ, khó khử từ và khó từ hóa. Ý nghĩa của tính từ “cứng” ở đây chính là thuộc
tính từ khó khử từ và khó bị từ hóa, chứ ko xuất phát từ cơ tính của vật liệu từ.
-Nó là vật liệu được phát hiện và sử dụng lớn nhất trong lich sử loài người . Các vật liệu từ cứng thương
phẩm dùng để chế tạo nam châm vĩnh cửu xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 1740-1750 ở châu âu và sự
phát triển mạnh từ cuối tk19 đầu thế kỷ 20 đến nay.
-Vật liệu từ cứng có nhiều đặc trưng từ học, sự phụ thuộc của tính chất từ vào nhiệt độ, độ bền, độ chống mài
mòn dưới đây liệt kê một số đặc trưng quan trọng.
-Lực kháng từ.
Lực kháng từ ký hiệu là Hc là đâị lượng quan trọng đăc trưng cho tính từ cứng của vật liệu từ cứng.vì vậy vật
liệu từ cứng là khó từ hóa và khó khử từ, nên có lực kháng từ cao. Điều kiện tối thiểu là trên 100 0e, nhưng
vật liệu từ cứng phổ biến thường có lực kháng từ từ ngàn Oe trở nên. Nguồn gốc của lực kháng từ lớn trong
các vật liệu từ cứng chủ yếu liên quan đến dị hướng từ tinh thể trong vật liệu. Các vật liệu từ cứng thường có
cấu trúc tinh thể có tính đối xứng kếm hơn so với các vật liệu từ mềm và chúng có dị hướng từ tinh thể rất
lớn.
Có thể liên hệ độ cứng tương đối của vật liệu với tich số Br*Hc. Nó băng khoảng 2 lần năng lượngđể phá
hủy từ hóa một đơn vị thể tich vật liệu. Vật liệu có năng lượng càng cao nếu tích Br*Hc càng lớn.
-Tính năng lượng từ cực đại
Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của vật từ, được đặc trưng bởi năng lượng từ cực đại có thể tồn tại

trong một đơn vị thể tich vật từ.đại lượng này có có đơn vị là đơn vị mật độ năng lượng J /m^3
-Nhiệt độ kurie
Đây là nhiệt độ mà tại đó vật liệu bị mất từ tính, trử thành chất thuật từ. Một số vật liệu từ cứng được dùng
trong các nam châm hoạt động ở nhiệt độ cao nên nó đòi hỏi nhiệt độ crrie rất cao. Loại vật liệu từ cứng có
nhiệt độ curie rất cao hiện nay là nhóm các vật liệu trên nền SmCo có nhiệt độ curie từ 500-1000 độ c
-Ứng dụng vật liệu từ cứng có thể dùng để chế tạo các nan châm vĩnh cửu hoặc được sử dụng làm vật liệu ghi
từ trong các ổ đĩa cứng, các băng từ
Câu 14: Anh (chị) hãy nêu tính chất dẫn điện của polymer.
- Phần lớn các vật liệu polyme đều dẫn điện kém vì ko thể có nhiều điện tử tự do tham gia vào quá trình dẫn
điện
-Cơ chế dẫn điện phức tạp
 Các polyme dẫn điện:
- Vật liệu polyme có độ dẫn điện ngang với lim loại được gọi là các polyme dẫn điện, trong các vật liệu này
đã đạt đến độ cao là 1,5.10
7
(Ω.m)
-1
- Có thể thấy ở nhiều polyme đó là polyxetylen,polyparaphenylen,polypyrol vafplyanilin đã được pha với các
phụ gia thích hợp
- Các polyme này có thể đk chế tạo theo loại n hoặc loại p
- Polyme tinh khiết cao có đặc trưng cấu trúc vùng điện tử của các chất cách điện
- Cơ chế sản sinh ra số lượng lớn điện tử tự do và lỗ trống trong các polyme này rất phức tạp, không thể giải
thích rõ ràng.
 Ứng dụng:
Những polyme này có ưu thế trong ứng dụng do chúng có trọng lượng riêng thấp, độ dẻo cao và dễ chế
tạo ví dụ như chế tạo pin tái sinh với điện cực polyme, làm dây dẫn trong các cấu kiện hàng không và vũ trụ,
che phủ chống nhiễu điện cho quần áo, vật liệu màu chắn điện từ và linh kiện điện tử.
Câu 15: Thế nào là chất phản sắt từ, feri từ. Nêu đặc điểm của chúng.
 Phản sắt từ : là nhóm các vật liệu từ có trật tự từ mà trong cấu trúc gồm có 2 phân mạng từ đối song
song và cân bằng nhau về mặt giá trị.

Cơ chế của tính phản sắt từ
-Vật liệu phản sắt từ được liệt vào nhóm vật liệu có trật tự từ.
- Vật liệu phản sắt từ là vật liệu phi từ bởi từ tính của chúng cũng yếu.
-Tính chất phản sắt từ bắt nguồn từ tương tác trao đổi giữa các spin
- Phản sắt từ là tương tác trao đổi âm, làm cho các spin phản song song với nhau.
Các tính chất cơ bản
-Ở không độ tuyệt đối (0 Kelvin), các spin của vật liệu phản sắt từ sắp xếp đối song song nhau nên từ độ.
- Nhiệt độ tăng dần dẫn đến việc phá vỡ trật tự từ kiểu phản song song làm tăng độ từ hóa (và độ cảm từ, χ)
của vật liệu phản sắt từ.
- Từ trường ngoài cũng là nguyên nhân phá vỡ trật tự phản song song của vật liệu.
 Feri từ
Feri từ :là tên gọi chung của nhóm các vật liệu có trật tự từ mà trong cấu trúc từ của nó gồm 2 phân mạng
đối song song nhưng có độ lớn khác nhau. Ferri từ còn được gọi là phản sắt từ bù trừ không hoàn toàn.
Cấu trúc của feri từ
Feri từ từ có tên gọi xuất phát từ nhóm vật liệu ferrite ,là nhóm các vật liệu gốm có công thức hóa học chung
là: XO.Y
2
O
3
+ X là một kim loại hóa trị 2,
+ Y là kim loại hóa trị 3 .
Ô đơn vị của một ferrite sẽ chứa 32 anion và 24 cation. 8 cation ở vị trí A (tạo thành phân mạng từ A) sẽ bị
bao quanh bởi 4 iôn ôxi theo dạng các tứ diện và 16 cation còn lạ ở vị trí B (phân mạng từ B) bị bao quanh
bởi 6 ion ôxi bởi mạng bát diện. Đây là nhóm ferrite có tên gọi chung là ferrite spinel , thường mang cấu trúc
lập phương tâm mặt. Một số nhóm ferrite khác có thành phần phức tạp hơn mang cấu trúc lục giác
Tính chất của feri từ
- Feri từ có 2 phân mạng từ bù trừ không hoàn toàn, nên nó có từ độ tự phát và từ độ này được bù trừ từ
mômen từ của 2 phân mạng: λ.M
A
− (1 − λ).M

B
+M
A
, M
B
lần lượt là mômen từ của 2 phân mạng A và B,
+ λ là tỉ phần giữa 2 phân mạng.
-Nhìn chung, tính chất từ của feri từ gần giống với sắt từ,
- Điểm khác biệt cơ bản nhất là do nó có 2 phân mạng ngược chiều
- Có một nhiệt độ mà tại đó mômen từ tự phát của 2 phân mạng bị bù trừ nhau gọi là "nhiệt độ bù trừ".
- Nhiệt độ bù trừ thấp hơn nhiệt độ Curie (đôi khi nhiệt độ Curie của feri từ cũng được gọi là nhiệt độ Néel, ở
trên nhiệt độ Curie chất bị mất trật tự từ và trở thành thuận từ
Câu 16. Thế nào là vật liệu từ mềm, nêu tính chất, đặc điểm của vật liệu từ mềm.
Lời giải:
Vật liệu từ mềm là vật liệu sắt từ, "mềm" về phương diện từ hóa và khử từ, có nghĩa là dễ từ hóa và dễ khử
từ.Tính chất
Vật liệu áp điện có từ trường bão hòa và độ từ hóa chỉ phụ thuộc vào thành phần của vật liệu.
Hệ số từ hóa và độ khử từ của Hc lại phụ thuộc vào cấu trúc của vật liệu chứ không phải thành phần
của vật liệu.
Tổn hao năng lượng từ phụ thuộc vào điện trở suất và nó thỉ lệ nghịch với điện trở suất.
- Đặc điểm
• Có độ từ thẩm cao
• Có độ khử từ thấp.
• có tổn hao năng lượng từ trễ thấp.
• dễ bị từ hóa.
Câu 17. Anh (chị) hãy trình bày tính chất sắt điện và áp điện của vật liệu.
Lời giải:
nhóm vật liệu mang tính phân cực tự phát tức là phân cực ngay cả khi vắng mặt điện trường được gọi là vật
liệu sắt điện.Tính chất:
- trong các vật liệu sắt điện, có tồn tại mômen lưỡng cực điện của các nguyên tử, Mômen lưỡng cực điện

trong chất sắt điện có độ lớn cao, đồng thời có tương tác với nhau nên tạo ra sự khác biệt so với các chất
sắt điện khác.
- độ phân cực được xác định là mật độ của mômen lưỡng cực điện trong một đơn vị thể tích. Độ phân cực
tăng theo giá trị của điện trường ngoài theo một hàm phi tuyến tính, phụ thuộc vào điện trường ngoài,
hằng số điện môi.
- Ở các chất sắt điện, hằng số điện môi có giá trị rất lớn, và phụ thuộc vào giá trị của điện trường.
- Trong vật liệu sắt điện có sự phân chia thành các đômen sắt điện. Trong mỗi đômen sắt điện, các mômen
lưỡng cực sắp xếp hoàn toàn song song với nhau. Trên toàn vật, độ phân cực trong nhiều đômen có thể
định hướng hỗn loạn nhau.
Áp điện là hiện tượng khi lực ngoài tác dụng lên 1 mẫu chất thì sự phân cực sinh ra và một điện trường được
thiết lập trong mẫu.Tính chất:
- Khi đảo dấu của lực ngoài (tức là kéo chuyển sang nén) thì chiều của điện trường cũng thay đổi theo.
- Vật liệu áp điện có 2 hiệu ứng thuận và nghịch.
- Vật liệu áp điện phụ thuộc vào lực ngoài tác dụng. nếu lúc ngoài tác dụng là một điện trường thì nó biến
đổi hình dạng.khi lực ngoài tác dụng là một lực cơ học thì nó tạo ra dòng điện.
Câu 18:Ảnh hưởng của nhiệt độ lên tính chất từ của vật liệu
Lời giải:
+Khi tăng nhiệt độ,dao động nhiệt của các nguyên tử trong vật rắn sẽ tăng,các mômen từ nguyên tử sẽ
quay dễ dàng.Do đó khi nhiệt độ tăng,chuyển động nhiệt của các nguyên tử dẫn tới sự định hướng
hỗn loạn của mọi mômen từ.
+Đối với các vât liệu sắt tư phản sắt từ và feri từ,chuyển động nhiệt chống lại lực tương tác ghép giữa
các mômen lưỡng cực nguyên tử gây ra sự xếp hướng lầm lẫn của các lưỡng cực,kể cả khi có từ
trường ngoài.Do đó từ độ bão hòa của chất sắt từ và feri từ đều giảm.Từ độ bõa hòa sẽ cực đại ở
nhiệt độ 0˚K vì khi đó dao động nhiệt là cực tiểu.Khi tăng nhiệt độ từ độ bão hòa giảm dần và sau đó
tụt mạnh tới ko ở nhiệt độ Curie Tс.Ở nhiệt độ Tc lực ghép spin với nhau mất tác dụng và khi nhiệt
độ cao hơn Tc vật liệu sắt từ và feri từ đều trở thành thuận từ.Nhiệt độ Curie thay đổi theo vật liệu.Ví
dụ:sắt,côban,niken và Fe3O4 có giá trị tương ứng là:768,1120,335,và 585˚C
+Tính phản sắt từ cũng phụ thuộc nhiệt độ ,nó biến mất ở nhiệt độ Neel.Cao hơn nhiệt độ này vât liệu
phản sắt từ cũng trở thành thuận từ.
Câu 19. Anh (chị) hãy nêu ứng dụng của vật liệu từ trong lư trữ.

Khi tăng nhiệt đó dao động của các nguyên tử trong vật rắn sẽ tăng, các momen từ nguyên tử sẽ quay dễ
dàng. Do đó khi nhiệt độ tăng chuyển động nhiệt của các nguyên tử dẫn tới sự định hướng hỗn loạn của
mônmen từ.
Đối với các vật liệu sắt từ, phản sắt từ, và feri chuyển động nhiệu nguyên tử chống lại lực tương tác ghép
giữa các monen lưỡng cực nguyên tử gây ra sự xếp hướng lầm lẫn của các lưỡng cực, kể cả khi có từ trường
ngoài. Do đó từ độ bão hòa của chất sắt từ và feri đều giảm. khi nhiệt độ tăng từ độ bão hòa giảm dần và sau
đó tụt mạnh tới không ở nhiệt độ CurieTe. ở nhiệt độ Te lực ghép spin với nhau mất tác dụng và khi nhiệt độ
cao hơn Te vật liệu sắt từ và feri từ đều trở thành thuận từ. tính sắt từ cũng phụ thuộc vào nhiệt độ; nó biến
mất ở nhiệt độ Neel. Cao hơn nhiệt độ này thì các vật liệu phản sắt từ cũng trở thành thuận từ.
Câu 20: Thế nào là chất thuận từ, nghịch từ. Nêu đặc điểm của chúng
• Các chất nghịch từ: được cấu tạo từ một loại phân tử không có từ tính. Khi đặt vào từ trường
ngoài trong các phân tử sẽ xuất hiện dòng điện phụ và tạo ra từ trường phụ ngược chiều từ trường
ngoài (vì vậy có tên là chất nghịch từ).Do đó cảm ứng từ tổng cộng nhỏ hơn cảm ứng từ của từ
trường ngoài (μ<1).
• Thuận từ: là những chất có từ tính yếu (trong ngành từ học xếp vào nhóm phi từ, có nghĩa là
chất không có từ tính). Tính chất thuận từ thể hiện ở khả năng hưởng ứng thuận theo từ trường
ngoài, có nghĩa là các chất này có mômen từ nguyên tử (nhưng giá trị nhỏ), khi có tác dụng của từ
trường ngoài, các mômen từ này sẽ bị quay theo từ trường ngoài, làm cho cảm ứng từ tổng cộng
trong chất tăng lên.
• Đặc điểm: Thuận từ và nghịch từ được xếp vào nhóm các chất phi từ, hoặc nhóm không có
trật tự từ. Độ từ thẩm của các chất thuận từ là lớn hơn 1 nhưng xấp xỉ 1 (chỉ trênh lệch cỡ 10
-6
). Từ
tính yếu của thuận từ do hai yếu tố đem lại:
- Mômen từ nguyên tử
- Các mômen từ nguyên tử này nhỏ và hoàn toàn không tương tác với nhau.
Các chất thuận từ điển hình là: ôxi, nhôm