電工領域套用的各類材料的統稱。包括導電材料、半導體材料、絕緣材料和其他電介質材料、磁性材料。這些材料均具有一定的電學或磁學性能。具體的電工材料一般按用途分類。例如鐵氧體，若按磁導率分，用於磁路時是磁性材料；但按電阻率分，用於電路時屬於半導體 材料。
基本介紹
- 中文名：電工材料
- 外文名：electro-optic material
- 定義：電工領域套用的各類材料的統稱
- 包括：導電材料、半導體材料
用途,分類,
用途
工程技術領域中，材料占有重要的地位。各種技術都要通過一定的設備來實現，設備則需用具體的材料製作。沒有相應的材料，即使是原理上可行的技術和產品，也都無法實現。新材料的出現常能帶來技術上的重大進展。電工領域的情況也是如此。例如矽鋼片的出現使旋轉電機和變壓器的效率大大提高，容量也更大，從而促進了電能的遠距離輸送和廣泛套用；高矯頑力、高剩磁的釹鐵硼等材料的出現，滿足了永磁同步電動機對強磁體的需要,使這類電機在驅動微電機中占有重要地位,並仍在擴大其套用範圍。1986年以來，高臨界溫度超導材料所實現的突破，展現了低耗(或無損耗)輸電和電能的工業規模儲存的前景，引起世界各國物理界、電工界的注意。研製各種適用電工新材料仍是電工領域的重要任務。
分類
導電材料
具有高電導率的材料，在電工設備中用作導體，如銅、鋁等，其典型製品是電線、電纜的導電線心。屬於導電材料的還有用於製造電觸頭、溫差電偶、熔絲等的材料。這些材料除電導率高外，還有一些另外的特殊性能，例如製造熔絲的材料需要具有相對低的熔點；觸頭材料需要高的耐電弧性能等。
高電阻合金如鎳鉻、鉻鎳鐵、錳銅、康銅也屬於導電材料，可用作加熱元件，將電能轉化為熱能，或用於製造電阻器。
石墨是一種特殊的導體，雖然電導率低，但由於它的化學惰性和高熔點，以及它的製品具有低的摩擦係數、一定的機械強度，被廣泛地用作電刷、電極等。
屬於導電材料的還有低溫導電材料和超導材料。例如，純鋁在20K下,即液氫溫度範圍中是最好的低溫導電材料；而鈹在77K左右,即液氮溫度下電阻率也只有常溫下的千分之一到萬分之一以下。超導材料一般在接近0K的溫度下工作，其電阻率已測不出。80年代已發現上千種超導材料，其中有元素類，也有化合物。較為實用的是Nb3Sn、Nb3Al 等。 1986年發現的鋇、釔、銅、氧化物陶瓷在液氮溫度(77K)即具有超導性， 這將對超導電技術的普及，甚至對人類文明產生深遠影響。
電線電纜是指用以傳輸電能、電信息和實現電、磁轉換的線材產品，按照性能、結構、製造工藝及使用特點的不同.可分為以下五類:(1)裸導線相裸鋅體製品；(2)電磁線；(3)電氣裝倚朋電線電纜；(4)通信電線電纜。
半導體材料
電導率介於導電材料和絕緣材料之間，約為105～10-7西/米的材料。對於電子（空穴）電導也可按能帶理論的禁頻寬度來定義,其值約為0.08～3電子伏（也有人認為其上限應為1.5或2電子伏）。半導體與導體相比，除電導率小外，其電導率隨溫度升高而增大，而導體的電導率隨溫度升高而下降。
半導體的性質隨缺陷和雜質含量而顯著變化，所以可利用摻雜來控制其性能。例如矽、鍺中摻入磷、砷、銻等元素可製成電子型(N型)半導體， 摻入硼、鋁、鎵、銦等元素可製成空穴型（P型）半導體。利用 N型和P型的不同組合，可獲得整流和放大作用，在電工中作為電源和控制、調節之用。
半導體的電導率對外界因素極為敏感，在其作用下可觀察到一系列物理現象。例如在不同波長的光照下能產生光電效應，這時電子吸收光能，導致自由載流子濃度增大，從而電導率增大，稱為光電導性。利用這一性質，可製成光敏元件。此外，還有熱電效應、霍耳效應、磁阻效應、壓電效應、場效應和隧道效應等都可加以利用。
半導體可以按化學組分分為有機的和無機的兩類，主要使用無機半導體。無機半導體可進一步分為元素型和化合物型。後者按組分元素又可分為二元、三元等發展迅速。半導體也可按其結構形態分為結晶半導體和非晶態半導體。一般多使用前者，但70年代以來正在大力開發後者。
電絕緣或電介質材料
電阻率約為 1010歐米以上的材料。實用中優良絕緣材料的電阻率在室溫下都大於1012歐米。通常所用的絕緣材料都含有雜質，在工作溫度下的電阻或電導屬離子型。對於電導屬電子型的絕緣材料，一般認為禁頻寬度在2～3電子伏以上。
電介質材料的特點是其在電場中能發生極化。由於電介質多數是優良的絕緣材料，兩者經常作為同義詞使用。
絕緣材料常按其聚集狀態而分為固態、液態和氣態。絕緣材料多數屬於固體。液態和氣態絕緣材料一般不能起力學上的支撐作用，所以較少單獨使用。
氣體絕緣材料的特點是電導率、介電常數和介質損耗均低，擊穿強度一般比液體和固體絕緣材料也低得多，但擊穿後能自行恢復絕緣狀態，具有自愈性。六氟化硫氣體(SF6)具有較高的擊穿強度,廣泛用作封閉式電器的絕緣。
液體絕緣材料一般用來替代空氣，填充電氣設備中的空間，或浸漬設備絕緣結構中的孔隙。除了絕緣作用，它還可以起散熱或滅弧作用。在選擇液體絕緣材料時應考慮它在電場作用下的穩定性、熱穩定性、粘度、閃點、酸值、鹼值、雜質含量、水含量、熱膨脹係數以及與其他絕緣和結構材料的相容性等。套用最多的液體絕緣材料是礦物絕緣油。為了保證液體材料成分的純淨，發展多種合成絕緣油，如高溫下使用的矽油以及十二烷基苯等。
固體絕緣材料可以分成天然的和合成的。天然的有棉紗、絲綢、紙、蟲膠、瀝青、礦物油、橡膠、石棉、雲母等,在19世紀已開始用於電工設備。合成材料,特別是高分子材料，在20世紀得到迅速發展。原因在於高分子材料的絕大多數具有高電阻率，並且高分子材料（包括塑膠、合成橡膠和合成纖維等許多品種）能滿足多種使用場合的要求。高分子材料與相應的天然材料相比有著更為優異的介電性能、力學性能和耐高溫性能，在絕緣材料中占有重要地位。重要的高分子材料有聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氯乙烯、聚酯和不飽和聚酯、環氧樹脂、有機矽樹脂，以及聚醯亞胺為代表的芳雜環高分子材料等。
在無機絕緣材料方面，也有重大的進展。例如，製成了粉雲母紙，解決了雲母資源的不足；玻璃纖維布的出現，使纖維的耐熱等級大大提高；陶瓷品種的發展滿足了高機械強度、高溫度和高介電常數的要求。由於超導技術的迅速發展，低溫電工材料也相應取得重大進展。低溫電絕緣漆膠和粘合劑，電工薄膜和層壓製品以及低溫無機絕緣材料，如玻璃、石英、陶瓷等，都有很大發展。
磁性材料
電工中套用的磁性材料主要有鐵磁性材料和鐵氧體。按其矯頑力可分為軟磁材料和永磁材料兩大類。軟磁材料用於交變磁場，而永磁材料用於靜態磁場。按材料組成可分成金屬和非金屬兩種。前者有Fe、Co、Ni、Gd及其合金，也可包括稀土類元素,如RCO5,其中 R為稀土元素Sm、Ce和Pr。非鐵磁元素的合金也可以成為鐵磁材料，例如Mn、Cu和Al等。非金屬型材料有鐵氧體，它具有磁疇結構，能自發磁化而具有鐵磁性。鐵磁性材料具有磁滯回線，在交變磁場中造成損耗，必須設法降低。交流磁場作用下引起的渦電流，也會造成損耗。兩種損耗統稱鐵耗，都造成設備發熱，這在高頻率下特別突出。鐵氧體的鐵耗在高頻下特別小，成為適用於高頻的磁性材料。
磁性材料的某些特殊性能還可用於特殊場合。例如具有直角磁滯回線的材料可以用作磁記憶材料。某些磁性材料在磁場強度變化時其幾何尺寸發生變化，稱為磁致伸縮材料，可用於超聲發生器和接收器及機電換能器中，用以測量海洋深度、探測材料的缺陷等。
