介电功率因数 　 dielectric power factor　 介电相位角的正弦值。实际上也是反映介电损耗的物理量。在计算一个平板电容器的能量损耗时,当施加交变电压,将产生一个周期性的交变电场:

E=E0cosωt

式中,E0为振幅;ω=2πf为角频率;t为时间。

　介电击穿　 dielectric breakdown 　 电介质在电场作用下,介质由介电状态变为导电状态的现象。相应的临界电场强度称为介电强度、电气强度或击穿电场强度。通常分为三种类型:①热击穿是指处于电场中的介质,由于介质损耗而发热,当外电场足够高时,散热与发热可能从平衡态转入非平衡态,若发热多于散热,介质温度越来越高直到出现局部的不可逆破坏;②电击穿是指在强电场下,固体导带中可能因冷发射或热发射存在的电子,在外电场作用下,电子被加速获得动能,由于与晶格振动相互作用,把电场能量传递给晶格;当上述两个过程在一定温度和场强下平衡时,介质有稳定的电导;当电子从电场中得到的能量大于传递给晶格振动的能量时,电子的动能越来越大,自由电子数急剧增加,电导进入不稳定状态,即发生电击穿;③化学击穿是指在电场及其导致的化学变化联合作用下的介质击穿,例如在高温和高湿下,或在直流和低频交流电场作用下,材料内部发生电解作用,使介质发生不可逆的化学变化,导致击穿场强降低,最后被击穿。实际上,电介质的击穿往往是一种综合的集体现象,几种击穿机制都可能起作用。击穿场强的高低与材料的性质与试件尺寸有关。低介电常数的装置瓷如Al2O3瓷等,击穿场强大于10kV/mm,而高介电常数的铁电陶瓷如BaTiO3瓷等,击穿场强为6~7kV/mm。另外,试件的尺寸越大,击穿场强越低。

　介电谱　 dielectric spectrum　 又称介电常数频谱。复介电常数随电磁场频率而变化的现象,一般分别做出实部ε'(ω)频谱和虚部ε″(ω)频谱。介电谱可以给出有关极化机制和晶格振动等重要信息。有两种类型的介电谱,即共振型和弛豫型。介电常数的本质在于构成电介质的微观体系如偶极子、原子、分子和电子在外电场作用下产生位移。当外电场频率等于这些微观粒子的固有振动频率时,就产生共振。价电子对电介质极化的贡献在3×1014~1015Hz,晶体中的原子、分子和晶格振动对极化的贡献在远红外波段(1012~3×1013Hz),低于原子振荡频率,出现新型的相互作用,恢复力像带电粒子间直接作用一样,是非弹性的。从一个态到另一个态有一个自发的动态过程,这种过程称为弛豫。对于铁电体而言,在显示位移相变与有序-无序相变的体系中,动态介电常数对与时间有关的外电场的响应为共振型,其特征色散频率处于远红外区域。而对于弛豫性材料,其色散频率处于微波或射频范围。介电谱对研究材料介电常数的频率特性,以及相变特性有重要意义。

　介电色散率　 dielectric dispersion rate　 表征介质折射率与波长间定量关系的物理量。

　介电松弛　 dielectric relaxation 　 又称介电弛豫。电介质在外电场作用(或移去)后,从瞬时建立的极化状态达到新的极化平衡态的过程。电介质极化趋于稳态的时间称为弛豫时间。弛豫时间与极化机制密切相关,是造成介质材料存在介质损耗的原因之一。

　介电陶瓷　 dielectric ceramics　 一类主要利用陶瓷的介电性能以制作电容器及微波介质器件的电子陶瓷。衡量介电陶瓷性能的主要电参数是ε、tanδ(介电损耗角正切)、ρ及Ej。作为电容器介质和微波介质使用时,要求ε应尽可能的高,ε随温度和湿度等环境条件以及随电场频率的变化应尽可能的小。同时,还要求tanδ应尽可能小,Ej应尽可能高。当然,这些要求一般不可能同时达到,在具体的使用中也不需要对这些介电参数同时提出高的要求。例如,用作低频、低压的滤波器电容介质,一般要求偏高的ε值,而对tanδ及ε的温度变化率要求很低,用作高频小容量的振荡回路电容器介质,则对tanδ及ε的温度、频率变化率要求很严,而对ε及Ej的大小要求不高。在作为微波介质器件应用时,则要求有最低的tanδ,尽可能高的ε和尽可能小的温度、频率变化率。电容器陶瓷介质材料的品种极为繁多,有低频的BaTiO3系瓷料、高频的MgTiO3、CaTiO3系瓷料,高压大容量的SrTiO3系瓷料,低频高介独石电容器用的Pb(Mg,Nb)O3系瓷料等等。目前,国内外均已按ε值(从几到几千,甚至到几万)和ε的温度系数(从负几千到正万分之几,包括接近于零值的)将电容器瓷料予以系列化生产,以满足不同的需要。

　介电吸收　 dielectric absorption 　 反映电介质在交变电场作用下,介电性质随频率而变化的现象。在复介电常数表达式中ε(ω)=ε'(ω)-iε″(ω),虚部ε″(ω)代表介质损耗。在发生色散的频率范围内都出现损耗峰或称能量吸收峰。ε″(ω)随频率而变化的曲线称为吸收曲线。当实部ε'(ω)随频率的增加而下降时,ε″(ω)出现峰值,而ε'(ω)降至新的恒定值时,ε″(ω)又依次出现峰值,即出现谐振吸收。可以看出,介电吸收和介电色散伴随而生,是一种现象的两个方面。

　介电应变　 diele tric strain 　 电介质在电场作用下,由于电致伸缩效应或逆压电效应(对压电体而言)产生应变的现象。作为弹性介质,在外力作用下也会产生应变,但作为电介质材料,介电应变主要是指电场作用下的应变现象。压电体在电场E的作用下,产生与电场成正比的应变S=dE,d称为压电应变常数。压电体的d常数为几十至几百皮米/伏。应变的符号(伸或缩)随外加交变电场的符号(正或负)而改变。当外加的交变电场频率与压电体的固有频率一致时,压电体产生谐振,应变值最大。任何电介质(包括压电体)在电场作用下都会产生应变,即电致伸缩效应。这种应变S与电场的平方成正比。因此,它与逆压电效应不同,应变不随外电场的反向而异号。作为电介质材料,压电体当然也存在电致伸缩效应,只不过是这种电致伸缩效应比逆压电效应小很多罢了。但一系列弛豫型铁电陶瓷Pb(Mg1/3Nb2/3)O3、Pb1-3x/2Lax(ZryTiz)O3等,存在着大的电致伸缩效应,因而发展了一批电致伸缩陶瓷,它们不是基于压电效应,而是基于电致伸缩效应。利用介电应变所产生的位移,可以制成各种不同精度、不同位移量的微位移计,在自动控制、精密机械、光学仪器和天文望远镜等方面得到广泛应用。

　介孔材料　 mesoporous materials　 根据国际纯粹与应用化学联合会(the International Union of Pure and Applied Chemistry;IUPAC)的规定,介孔材料是指孔径介于2~50nm的一类多孔材料。按照化学组成分类,一般可分为硅系和非硅系两大类:①硅系介孔材料孔径分布狭窄,孔道结构规则,技术较成熟;②非硅系介孔材料主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐、硫化物及碳材料等。一般来说,介孔分子筛材料是构成分子筛骨架的无机物种在溶剂相中,在表面活性剂模板作用下通过超分子自组装而形成的一类有序多孔材料。表面活性剂的极性头与无机物种之间的界面组装作用力是不同合成体系中形成介孔分子筛的一个共同点。其合成路线多样化,可以通过改变两相界面作用力的类型(如静电作用、氢键作用或配位作用)或调变其大小(如调变胶束表面电荷密度可以调节两相静电引力大小;调变反应温度可以调节氢键作用力大小)来实现。不同的无机物种和表面活性剂在不同的组装作用下可形成特定的合成体系,组装成具有不同结构、形貌和孔径大小的介孔分子筛材料。介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点,使得它在很多微孔沸石分子筛难以完成的大分子的吸附、分离,尤其是催化反应中发挥作用。

　界面电子态　 interface state of electrons　 与固体-固体界面相关的,不同于块体内部的一种电子态。主要有化学成分或晶体学对称性不同的两种固体相间的界面。例如两种半导体之间,绝缘体与半导体或金属与半导体之间的界面等。在界面处由于晶体的原子结构中断导致原子的重构或弛豫而引起的界面态,称为本征界面态。界面处偏析或吸附异类原子与衬底界面原子相互作用而引起的新界面态,称为非本征界面态(或诱导界面态)。在界面处原子排列发生变化,电子原来所处的周期势场也发生相应变化,故电子在界面处的运动状态不同于体内,于是将界面处电子的运动状态称为界面电子态。由于界面处原子排列或势场的变化仅局限在几个原子层厚度区域,故也称为界面局域电子态。与界面态的量子化能量值相对应的能级则成为界面能级。典型的界面态类似表面态(参见表面电子态词条)。波函数在平行于界面方向仍为行进的布洛赫波,而在垂直于界面方向则为向两侧体内迅速衰减的布洛赫波。处在这种态的电子是局域化的,即只分布在界面附近几个原子层内。其能级只可能位于体能带的禁带中。一般是每个界面原子对应一个界面能级,根据界面原子之间相互作用的强弱,界面能级可能展宽为一个准连续分布的能带,如同体内的能带那样;也可能集中在一个或几个能量值,如同体内的杂质能级那样。因此,界面态的出现相当于在禁带中产生了附加能级,也分为施主型和受主型。界面受主能级靠近导带(接受从导带转移过来的电子),界面施主能级靠近满带(释放电子到满带)。

　界面自由能　 interface free energy　 描写界面特性的一个热力学量,一般指赫姆霍兹自由能F=E-TS(E为内能;S为熵;T为热力学温度)。界面是由一个块体相到另一个块体相的过渡区,厚度一般仅有几个原子层。界面上的分子(或原子)所处的环境与各块体相中的分子(或原子)不同,所具有的能量也不同。界面自由能可表示为Fs=Ftot-Fα-Fβ,其中,Ftot是含有界面的系统的总自由能, Fα和Fβ是假定块体相直到界面几何位置为止都是均匀的α相和β相的自由能。这样定义的界面自由能即为由于界面存在而产生的盈余量。因此,若界面面积为A , 则在单组元体系Fs=γA,γ为增加单位界面面积时体系所需的可逆功,也称界面张力。在多组元体系中Fs=∑μi+γA(μi是i组元的化学势,是i组元的界面盈余量)。当界面有成分偏析时,≠0,Fs与γA有区别。在恒温、恒容条件下,热力学平衡的判据是赫姆霍兹自由能极小。因此在其他条件不变时,体系趋向于降低界面自由能,例如减小界面面积或采取γ值小的取向,使总的∫γdA极小。这种趋势是决定晶体外形,驱动晶粒长大等诸多过程的因素。界面自由能有时简称界面能,实际上与真正的界面能Es=Fs+TSs有区别,界面能是形成界面时的内能增加,只有在绝对零度下两者才一致。

　金刚石　 diamond　 配位型自然非金属矿物。成分C。常含Si、Al、Ca、Mg、Mn、Ti、Cr、N等杂质,除氮外,均以磁铁矿、钛铁矿、镁铝榴石、绿泥石、黑云母、石墨等包体形式存在。氮原子在金刚石中聚集呈非顺磁性片状体,平行于{100}分布,称为Ia型金刚石。等轴晶系,空间群-Fd3m。单晶呈八面体、菱形十二面体及立方体或它们的聚形,晶面晶棱常弯曲,呈浑圆状。晶面上常有蚀象。纯者无色透明,因微量元素的混入而呈不同颜色。含铬成天蓝色;含铝呈黄色;含石墨呈黑色;还有褐色、绿色、红色等。强金属光泽。平行{111}四组中等解理。断口贝壳状。莫氏硬度10,密度3.47~3.56 g/cm3。在紫外线照射下发绿色、天蓝色、紫色荧光或不发光。在X射线下发天蓝色或浅蓝色荧光。在阴极射线下发蓝色或绿色光。产于高温高压条件下,与超基性岩关系密切,在金伯利岩中与橄榄石、镁铝榴石、金云母、铬透辉石、铬尖晶石等共生。性质稳定,见于砂矿。有宝石级金刚石和工业级金刚石之分。宝石级金刚石称钻石。工业级金刚石用作高级切削、研磨材料、红外线穿透材料、金刚石三极管、金刚石热敏电阻以及高灵敏温度计等,是一种重要的战略物资。

　金刚石复合刀具　 diamond composite cutting tool　 指以人造金刚石为磨料,以金属粉、树脂粉、陶瓷等为黏合剂,制成的各种型号、规格、用途的割切工具。由于金刚石较为昂贵,磨料级金刚石制成的工具都有三部分组成:①金刚石层(工作层)是由金刚石和黏合剂组成,是锯切,铣磨和钻进的有效工作层;②非金刚石层(过渡层)不含金刚石,其作用是将金刚石和金属基体牢固的连接在一起;③基体,一般采用金属材料制成,起承负工作层的左作用。衡量金刚石复合刀具的性能指标是金刚石的浓度。浓度越高,刀具的性能越好。常见的金刚石复合刀具有矩形锯条、圆锯片、铣磨工具、钻孔工具、切割片等。由于金刚石的硬度、耐磨、耐热耐腐蚀性远优于合金钢和其他复合材料,特别是20世纪70年代后出现的复合多晶金刚石碳化钨压制成的刀具,更是具有优良的抗冲性,是金刚石复合刀具在加工、勘探、生产中具有无可替代的作用。

　金刚石膜　 diamond film　 用低压或常压化学气相沉积(CVD)方法的人工合成金刚石膜。金刚石是碳的同素异构体之一,常见的为立方结构,但也有六方结构。硬度在固体材料中最高。达HV100GPa。热导率为100W/(cm·K),为铜的5倍。金刚石的禁带宽度为6.6~8.0eV,室温电阻率高达1016Ω·cm。通过掺杂可以形成半导体材料。金刚石在从紫外到红外广阔频带里都有很高的光学透射率。它还是一种优良耐腐蚀材料。金刚石膜的制备方法有热化学气相沉积(TCVD)和等离子体化学气相沉积(PCVD)两大类。TCVD是利用高温将碳源物质分解成原子或原子集团来合成金刚石膜。它工艺较为简单,由于活性粒子浓度低,沉积速率较慢。PCVD是利用各种放电(直流射频、微波)等离子体进行反应制成金刚石膜,它离化率高,活性粒子浓度大,使金刚石膜生长速率大大加快。现正在研究将研制的金刚石膜作耐磨涂层、声学膜片、光学窗口、集成电路高热导基片。还研究在硅片上外延单晶金刚石膜,以制备金刚石器件。

　金漆　 见大漆(92页)。