玻璃电阻率的计算

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传统硅酸盐玻璃常温下电阻率高达1013~1016Ω·cm,可以此时认为玻璃不导电。但随温度升高,电阻率会降低。硅酸盐玻璃为离子导电,电阻率与玻璃成分中碱离子有密切关系,含碱量越高,则电阻率越小。离子半径与场强也影响到电阻率,碱离子半径越小,越易迁移,如Na+比K+半径小,迁移受到的阻力小,电阻率小,Li+虽然比Na+半径小,但场强高,反而比Na+迁移困难。含有2种或3种碱离子的混合碱效应、加入Ca2、Ba2+等两价离子的阻塞效应、高场强离子Zr4+、Ti4+等的积聚效应,都会阻碍离子的迁移。根据碱金属离子的扩散通道理论,玻璃结构松弛、网络空隙增大、结构的键强降低均可使电阻率降低。此外分相形态、热历史、温度、湿度、表面状态,也影响到玻璃电阻率数据,因此根据成分计算电阻率有较大的困难。


由于电阻率与温度呈指数关系,所以计算电阻率时必须指明其温度。
玻璃在较高温度条件下,将转变成导体,不再使用电阻率来表示,多使用电导率,其大小表明导电能力的大小。


沙舍克和诺泰克还给出了在不同温度下钠钙玻璃电阻率的加和公式,沙舍克所用成分为质量分数,计算的电导率仅限于1200~1400℃高温熔融玻璃液,如下使所示,表一给出了电阻率加和系数。
σ=∑(σiWi/100)
式中:σi——玻璃组分i电阻力率。


Wi——玻璃组分i质量分数

氧化物不同温度下的电导率加和系数/(S/cm)
1200℃1320℃1400℃
SiO2-0.413-0.576-0.701
Al2O3-0.654-0.908-1.100
Fe2O3-0.311-0.439-0.537
MgO-0.168-0.100-0.019
CaO-0.243-0.088-0.087
Na2O+3.010+4.930+5.920
K2O-0.582-0.458-0.282