Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und Ihnen relevantere Inhalte anzuzeigen. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.
Electrical Engineering Material Chapter 1 Introduction and  Basic Concept Copyright 1996-2001 © Dale Carnegie & Associates...
1.  ความสัมพันธ์ของวัสดุศาสตร์ และวัสดุวิศวกรรม  Material Science:   การศึกษา ,  ค้นคว้าความรู้ขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้...
2.  ประเภทของวัสดุวิศวกรรม 2.1  โลหะ  (Metallic) นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี 2.2  พลาสติค หรือ พอลิเมอร์  (Polymeric) เป็นฉนว...
2.4  วัสดุผสม  (Composite) ประกอบด้วยของผสมหลายชนิด เช่น กาวอีพ๊อกซี่ ,  ไฟเบอร์กลาส 2.5  อิเลคทรอนิกส์  (Electronic) เช่น...
3.  โครงสร้างอะตอม ผู้คิดค้น  :  เออร์เนส รัทเทอร์ฟอร์ด และนีลส์โบร์ นิวเคลียส ,  โปรตรอน ,  นิวตรอน ,  อิเลคตรอน
มวลอิเลคตรอน ประมาณ มวลโปรตอน /2,000  3.1  ประจุ และมวลของอนุภาค
3.1  ประจุ และมวลของอนุภาค
3.2  เลขอะตอม  (Atomic number) บอกถึงจำนวนโปรตรอน หรือจำนวนอิเลคตรอน เลขอะตอม  =  จำนวนโปรตรอน  =  จำนวนอิเลคตรอน @  อะตอม...
3.3  เลขมวล  ( Mass Number ) เลขมวล  =  จำนวนโปรตรอน  +  จำนวนนิวตรอน จำนวนนิวตรอน  =  เลขมวล  -  เลขอะตอม ดังนั้น
ตัวย่อทางเคมี  ( อลูมิเนียม ) จำนวนโปรตรอน  =  จำนวนอิเลคตรอน  =  เลขอะตอม  = 13 จำนวนนิวตรอน  =  เลขมวล -  เลขอะตอม  = 27...
3.4  มวลอะตอม (Atomic mass, A.M.) มวลของ  6.02*10 23   อะตอมของธาตุนั้น  ( กรัม )  [ หรือเท่ากับ  1  โมล ]
มวลอะตอม  ( ต่อ ) (Atomic mass, A.M.) น้ำหนักของธาตุ  1  อะตอม  = A.M. *1.66*10 -24   ( กรัม ) เช่น  A.M.  ของอลูมิเนียม  ...
โมเลกุล  ( อนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่สามารถอยู่ได้เป็นอิสระ ) น้ำหนักของสาร  1  โมเลกุล  = M.W. *1.66*10 -24   ( กรัม ) ...
เช่น  A.M.  ของสาร  (O 2 )   = 16 M.W.  ของสาร  (O 2 )   = 16*2=32 O 2  1  โมเลกุล หนัก  = 32 *1.66*10 -24   กรัม O 2  1  ...
มวลอะตอมสัมพัทธ์  (Relative atomic mass, R.A.M.) มวลของอะตอมมีค่าน้อยมาก จึงใช้วิธีเปรียบเทียบกับมวลของอะตอม ที่เบาที่สุด ...
มวลอะตอมสัมพัทธ์  ( ต่อ ) (Relative atomic mass, R.A.M.)
มวลสูตรสัมพัทธ์ หรือมวลโมเลกุล ตัวอย่าง  การหามวลของโมเลกุล ของคาร์บอนไดออกไซด์  CO 2 คาร์บอน  =  1  อะตอม , R.A.M. = 12 อ...
มวลสูตรสัมพัทธ์ หรือมวลโมเลกุล  ( ต่อ )
3.5  ชั้นของอิเลคตรอน  ( ออบิทัล ,  Orbital) จำนวนอิเลคตรอนสูงสุดแต่ละชั้น  =  2 n 2
3.6  ระดับพลังงานของอิเลคตรอน To move an electron from the first to the second orbit requires energy to overcome the attra...
ระดับพลังงานของอิเลคตรอน  ( ต่อ ) อิเลคตรอนแต่ละตัวจะมีพลังงานไม่เท่ากับ ,  ตัวที่อยู่ชั้นนอกนอกจะมีพลังงานสูงกว่า ความถี่...
ระดับพลังงานของอิเลคตรอน  ( ต่อ ) นิลส์ บอร์ ได้สร้างโมเดลสำหรับไฮโดรเจนซึ่งมีอิเลคตรอน  1  ตัว เพื่อหาพลังงานของอิเลคตรอน...
3.7  โครงสร้างอะตอมของตัวนำ อะตอมทองแดง :  2-8-18-1 :   แรงดึงดูดอิเลคตรอนต่ำสุดกรณีตัวที่อยู่วงนอกสุด  (valence orbit, fr...
3.8  โครงสร้างอะตอมของสารกี่งตัวนำ Germanium:  2-8-18-4 :  4-Valence Electrons Silicon:  2-8-4 :  4-Valence Electrons ในกร...
3.9  ไอโซโทป  ( อะตอมที่มีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกัน ) ไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันจะเกิดปฏิกิริยาเคมีเหมือนกัน เนื่องจากปฏิกิริ...
4.  พันธะอะตอม และพันธะโมเลกุล  4.1  พันธะที่มีความแข็งแรง 4.1.1  พันธะไอออนิก 4.1.2  พันธะโควาเลนต์ 4.1.3  พันธะโลหะ 4.2 ...
4.1.1  พันธะไอออนิก  ( พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างธาตุโลหะ กับ อโลหะ ) อะตอมธาตุหนึ่งถ่ายเทไปให้อีกธาตุหนึ่ง ทำให้เกิดไอออนบวก...
ดังนั้นอะตอมจะเสียสภาพความเป็นกลาง และเรียกว่า “ไอออน” @  โซเดียมไอออนจะเป็นบวก , Na + @  คลอรีนไอออนจะเป็นลบ , Cl - ดังนั...
พันธะไอออนิก   ของแมกนีเซียมคลอไรด์ ระหว่าง แมกนีเซียม  Mg  กับ คลอรีน  Cl แมกนีเซียมจะต้องให้อิเลคตรอนกับคลอรีน  2  อะตอม
แมกนีเซียม  1  อะตอมให้อิเลคตรอนกับคลอรีน  2  อะตอม MgCl2 :  แมกนีเซียมคลอไรด์
พันธะไอออนิกของโซเดียมคลอไรด์
พันธะไอออนิก แรงดึงดูดระหว่างอะตอม :   (F attractive  ) (F attractive  ) = {(-Z1*e)(Z2*e)}/(4* π *  o*a 2 ) Z1:  จำนวนอิเ...
พันธะโคเวเลนต์ ตัวอย่างสารประกอบไฮโดรคาร์บอน  ( มีเทน )  CH4 @ อะตอมคาร์บอนต้องการอิเลคตรอนอีก  4  ตัว @ อะตอมของไฮโดรเจนต...
พันธะโควาเลนต์เดี่ยว  4  พันธะ ของมีเทน
พันธะโควาเลนต์คู่  1  พันธะ ของออกซิเจน  (O 2 ) คุณสมบัติ 1.  มีจุดหลอมเหลวสูง  ( ซิลิคอนไดออกไซด์ ,  ทราย ) 2.  ไม่ละลายน...
พันธะโลหะ การยึดกันของอะตอมในโลหะนั้นแตกต่างไปจาก พันธะไอออนิก และโควาเลนต์ อะตอมของโลหะยึดกันด้วย “ทะเลอิเลคตรอน”
พันธะโลหะ อิเลคตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ (non directional)
อะตอมของโลหะให้อิเลคตรอน  1  หรือมากกว่า  อิเลคตรอนเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวก และสามารถถ่ายเทความร้อนด้วย
4.2  พันธะที่ไม่แข็งแรง  (Weak Bonding) พลังงานของพันธะต่ำ  (4-42 kJ/mol )  แรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากแรงดึงดูดของขั้วไฟฟ้า  ...
4.2.1  Fluctuation Dipole Bond เป็นพันธะที่อ่อนมากเกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอมที่มีการกระจายของประจุอิเลคตรอนที่ไม่ท่ากัน ...
4.2.2  Permanent Dipole Bond เป็นพันธะที่อ่อนมากมักเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุล โควาเลนต์ ที่มี  Permanent Dipoles ,   โดยทั่วไป...
เนื้อหาครั้งต่อไป <ul><li>Electron and Hole </li></ul><ul><li>Energy Band </li></ul><ul><li>Polarization & Permittivity </...
Energy Bands <ul><li>แถบพลังงานของวัสดุทั้ง  3  ชนิด ที่  0  K </li></ul>
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

พอลิเมอร์

  • Loggen Sie sich ein, um Kommentare anzuzeigen.

พอลิเมอร์

  1. 1. Electrical Engineering Material Chapter 1 Introduction and Basic Concept Copyright 1996-2001 © Dale Carnegie & Associates, Inc.
  2. 2. 1. ความสัมพันธ์ของวัสดุศาสตร์ และวัสดุวิศวกรรม Material Science: การศึกษา , ค้นคว้าความรู้ขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้าง , สมบัติ Material Engineering: การประยุกต์ใช้ความรู้เกี่ยวกับวัสดุเพื่อประโยชน์ในงานด้านวิศวกรรม Copyright 1996-2001 © Dale Carnegie & Associates, Inc.
  3. 3. 2. ประเภทของวัสดุวิศวกรรม 2.1 โลหะ (Metallic) นำความร้อน และไฟฟ้าได้ดี 2.2 พลาสติค หรือ พอลิเมอร์ (Polymeric) เป็นฉนวนที่ดี ทั้งประเภทอ่อน และแข็ง 2.3 เซรามิก (Ceramic) มีลักษณะ แข็ง และเปราะ Copyright 1996-2001 © Dale Carnegie & Associates, Inc.
  4. 4. 2.4 วัสดุผสม (Composite) ประกอบด้วยของผสมหลายชนิด เช่น กาวอีพ๊อกซี่ , ไฟเบอร์กลาส 2.5 อิเลคทรอนิกส์ (Electronic) เช่นซิลิกอน , ใช้เป็นทำอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำชนิดต่างๆ Copyright 1996-2001 © Dale Carnegie & Associates, Inc.
  5. 5. 3. โครงสร้างอะตอม ผู้คิดค้น : เออร์เนส รัทเทอร์ฟอร์ด และนีลส์โบร์ นิวเคลียส , โปรตรอน , นิวตรอน , อิเลคตรอน
  6. 6. มวลอิเลคตรอน ประมาณ มวลโปรตอน /2,000 3.1 ประจุ และมวลของอนุภาค
  7. 7. 3.1 ประจุ และมวลของอนุภาค
  8. 8. 3.2 เลขอะตอม (Atomic number) บอกถึงจำนวนโปรตรอน หรือจำนวนอิเลคตรอน เลขอะตอม = จำนวนโปรตรอน = จำนวนอิเลคตรอน @ อะตอมมีสภาพเป็นกลาง
  9. 9. 3.3 เลขมวล ( Mass Number ) เลขมวล = จำนวนโปรตรอน + จำนวนนิวตรอน จำนวนนิวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม ดังนั้น
  10. 10. ตัวย่อทางเคมี ( อลูมิเนียม ) จำนวนโปรตรอน = จำนวนอิเลคตรอน = เลขอะตอม = 13 จำนวนนิวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม = 27-13= 14
  11. 11. 3.4 มวลอะตอม (Atomic mass, A.M.) มวลของ 6.02*10 23 อะตอมของธาตุนั้น ( กรัม ) [ หรือเท่ากับ 1 โมล ]
  12. 12. มวลอะตอม ( ต่อ ) (Atomic mass, A.M.) น้ำหนักของธาตุ 1 อะตอม = A.M. *1.66*10 -24 ( กรัม ) เช่น A.M. ของอลูมิเนียม = 26.98 อลูมิเนียม 1 อะตอม หนัก = 26.98 *1.66*10 -24 กรัม อลูมิเนียม 1 อะตอม หนัก = 26.98 A.M.U. หรือ อลูมิเนียมมีน้ำหนัก = 26.98 กรัม / โมล
  13. 13. โมเลกุล ( อนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่สามารถอยู่ได้เป็นอิสระ ) น้ำหนักของสาร 1 โมเลกุล = M.W. *1.66*10 -24 ( กรัม ) เช่น A.M. ของอลูมิเนียม (Al) = 26.98 = M.W. อลูมิเนียม 1 โมเลกุล หนัก = 26.98 *1.66*10 -24 กรัม อลูมิเนียม 1 อะตอม หนัก = 26.98 *1.66*10 -24 กรัม หรือ อลูมิเนียม 1 โมลมีน้ำหนัก = 26.98 กรัม
  14. 14. เช่น A.M. ของสาร (O 2 ) = 16 M.W. ของสาร (O 2 ) = 16*2=32 O 2 1 โมเลกุล หนัก = 32 *1.66*10 -24 กรัม O 2 1 อะตอม หนัก = 16 *1.66*10 -24 กรัม หรือ O 2 1 โมลอะตอมมีน้ำหนัก = 16 กรัม หรือ O 2 1 โมลมีน้ำหนัก = 32 กรัม
  15. 15. มวลอะตอมสัมพัทธ์ (Relative atomic mass, R.A.M.) มวลของอะตอมมีค่าน้อยมาก จึงใช้วิธีเปรียบเทียบกับมวลของอะตอม ที่เบาที่สุด คือ “ไฮโดรเจน” โดยกำหนดให้มีมวล = 1
  16. 16. มวลอะตอมสัมพัทธ์ ( ต่อ ) (Relative atomic mass, R.A.M.)
  17. 17. มวลสูตรสัมพัทธ์ หรือมวลโมเลกุล ตัวอย่าง การหามวลของโมเลกุล ของคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2 คาร์บอน = 1 อะตอม , R.A.M. = 12 ออกซิเจน = 2 อะตอม , R . A . M . = 16 ดังนั้นมวลโมเลกุล = (1*12)+(2*16) = 44 ดังนั้นสรุปว่า CO 2 หนักเป็น 44 เท่าของไฮโดรเจน 1 อะตอม
  18. 18. มวลสูตรสัมพัทธ์ หรือมวลโมเลกุล ( ต่อ )
  19. 19. 3.5 ชั้นของอิเลคตรอน ( ออบิทัล , Orbital) จำนวนอิเลคตรอนสูงสุดแต่ละชั้น = 2 n 2
  20. 20. 3.6 ระดับพลังงานของอิเลคตรอน To move an electron from the first to the second orbit requires energy to overcome the attraction of the nucleus.
  21. 21. ระดับพลังงานของอิเลคตรอน ( ต่อ ) อิเลคตรอนแต่ละตัวจะมีพลังงานไม่เท่ากับ , ตัวที่อยู่ชั้นนอกนอกจะมีพลังงานสูงกว่า ความถี่ของโฟตอน (v) = (E1-E2)/h
  22. 22. ระดับพลังงานของอิเลคตรอน ( ต่อ ) นิลส์ บอร์ ได้สร้างโมเดลสำหรับไฮโดรเจนซึ่งมีอิเลคตรอน 1 ตัว เพื่อหาพลังงานของอิเลคตรอนที่ระดับต่างๆ คือ E: พลังงานของโฟตอนที่ให้ออกมา E=(-13.6/n 2 ) eV E=(-13.6/n 2 ) eV*(1.9*10 -19 /eV) จูล
  23. 23. 3.7 โครงสร้างอะตอมของตัวนำ อะตอมทองแดง : 2-8-18-1 : แรงดึงดูดอิเลคตรอนต่ำสุดกรณีตัวที่อยู่วงนอกสุด (valence orbit, free electron) ซึ่งเคลื่อนที่ไปอะตอมอื่นได้อย่างง่ายดาย ( เป็นตัวนำที่ดี ) ดังนั้นจุดสำคัญอยู่ที่อิเลคตรอนวงนอกสุด
  24. 24. 3.8 โครงสร้างอะตอมของสารกี่งตัวนำ Germanium: 2-8-18-4 : 4-Valence Electrons Silicon: 2-8-4 : 4-Valence Electrons ในกรณีของวัสดุฉนวน จะมี 8 -Valence Electrons
  25. 25. 3.9 ไอโซโทป ( อะตอมที่มีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกัน ) ไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันจะเกิดปฏิกิริยาเคมีเหมือนกัน เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับอิเลคตรอนเท่านั้น
  26. 26. 4. พันธะอะตอม และพันธะโมเลกุล 4.1 พันธะที่มีความแข็งแรง 4.1.1 พันธะไอออนิก 4.1.2 พันธะโควาเลนต์ 4.1.3 พันธะโลหะ 4.2 พันธะที่ไม่แข็งแรง 4.2.1 Permanent Dipole Bonds 4.2.2 Fluctuating Dipole Bonds
  27. 27. 4.1.1 พันธะไอออนิก ( พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างธาตุโลหะ กับ อโลหะ ) อะตอมธาตุหนึ่งถ่ายเทไปให้อีกธาตุหนึ่ง ทำให้เกิดไอออนบวก และ ลบ จึงเกิดแรงดึงดูดกัน ( แข็งแรง ) อะตอมโซเดียมต้องเสียอิเลคตรอน 1 ตัวให้กับอะตอมของคลอรีน เพื่อเติมเต็มอิเลคตรอนชั้นนอกสุดให้กับคลอรีน
  28. 28. ดังนั้นอะตอมจะเสียสภาพความเป็นกลาง และเรียกว่า “ไอออน” @ โซเดียมไอออนจะเป็นบวก , Na + @ คลอรีนไอออนจะเป็นลบ , Cl - ดังนั้นจึงมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน เป็นพันธะไอออนิก ของโซเดียมคลอไรด์ ( NaCl )
  29. 29. พันธะไอออนิก ของแมกนีเซียมคลอไรด์ ระหว่าง แมกนีเซียม Mg กับ คลอรีน Cl แมกนีเซียมจะต้องให้อิเลคตรอนกับคลอรีน 2 อะตอม
  30. 30. แมกนีเซียม 1 อะตอมให้อิเลคตรอนกับคลอรีน 2 อะตอม MgCl2 : แมกนีเซียมคลอไรด์
  31. 31. พันธะไอออนิกของโซเดียมคลอไรด์
  32. 32. พันธะไอออนิก แรงดึงดูดระหว่างอะตอม : (F attractive ) (F attractive ) = {(-Z1*e)(Z2*e)}/(4* π *  o*a 2 ) Z1: จำนวนอิเลคตรอนที่ให้ Z2: จำนวนอิเลคตรอนที่รับ e: ประจุ 1.60*10 -19 C a: รัศมีระหว่างไอออน
  33. 33. พันธะโคเวเลนต์ ตัวอย่างสารประกอบไฮโดรคาร์บอน ( มีเทน ) CH4 @ อะตอมคาร์บอนต้องการอิเลคตรอนอีก 4 ตัว @ อะตอมของไฮโดรเจนต้องการอิเลคตรอนอีก 1 ตัว พันธะโควาเลนต์ : การใช้อิเลคตรอนร่วมกันระหว่างอะตอมของธาตุอโลหะ
  34. 34. พันธะโควาเลนต์เดี่ยว 4 พันธะ ของมีเทน
  35. 35. พันธะโควาเลนต์คู่ 1 พันธะ ของออกซิเจน (O 2 ) คุณสมบัติ 1. มีจุดหลอมเหลวสูง ( ซิลิคอนไดออกไซด์ , ทราย ) 2. ไม่ละลายน้ำเนื่องจากไม่มีประจุ 3. ไม่นำไฟฟ้าเนื่องจากไม่มีไอออน , อิเลคตรอนอิสระ 4. แข็ง ( เพชร )
  36. 36. พันธะโลหะ การยึดกันของอะตอมในโลหะนั้นแตกต่างไปจาก พันธะไอออนิก และโควาเลนต์ อะตอมของโลหะยึดกันด้วย “ทะเลอิเลคตรอน”
  37. 37. พันธะโลหะ อิเลคตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ (non directional)
  38. 38. อะตอมของโลหะให้อิเลคตรอน 1 หรือมากกว่า อิเลคตรอนเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวก และสามารถถ่ายเทความร้อนด้วย
  39. 39. 4.2 พันธะที่ไม่แข็งแรง (Weak Bonding) พลังงานของพันธะต่ำ (4-42 kJ/mol ) แรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากแรงดึงดูดของขั้วไฟฟ้า (electric dipoles) ที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอม หรือโมเลกุล
  40. 40. 4.2.1 Fluctuation Dipole Bond เป็นพันธะที่อ่อนมากเกิดจากแรงดึงดูดระหว่างอะตอมที่มีการกระจายของประจุอิเลคตรอนที่ไม่ท่ากัน ทำให้เกิดขั้วไฟฟ้าขึ้น เช่นอะตอมของแก๊สเฉื่อย
  41. 41. 4.2.2 Permanent Dipole Bond เป็นพันธะที่อ่อนมากมักเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุล โควาเลนต์ ที่มี Permanent Dipoles , โดยทั่วไปโมเลกุลที่ประกอบด้วยธาตุที่มีอิเลคโทรเนกาวิตี้สูง และเป็น asymmetric molecule จะทำให้โมเลกุลนั้นมีขั้ว
  42. 42. เนื้อหาครั้งต่อไป <ul><li>Electron and Hole </li></ul><ul><li>Energy Band </li></ul><ul><li>Polarization & Permittivity </li></ul><ul><li>Bounary conditions for perfect dielectric material </li></ul><ul><li>Capacitance </li></ul>
  43. 43. Energy Bands <ul><li>แถบพลังงานของวัสดุทั้ง 3 ชนิด ที่ 0 K </li></ul>

×