形状记忆合金与Cu-Si-Cu-Al-Ti-Ni合金电阻率温度影响解析

电子功能材料与元器件课程的习题答案文档涵盖了第一章至第四章的内容，重点讨论了形状记忆合金的工作原理和电阻率变化，以及超导体的特性。以下是详细解析： 1. 形状记忆合金的功能原理： 形状记忆合金因其独特的马氏体相变机制而具有形状记忆功能。当这类合金从高温母相冷却至马氏体转变温度Ms以下，会发生相变，形成由多个晶体方向不同但晶体结构相同的复数同系晶体构成的马氏体。这种相变过程中，材料在无外力作用下仍保持原始形状，因为各同系晶体间通过避免相互形变来维持整体稳定性。当受到外力作用时，马氏体会沿着外力的方向变形为变形马氏体，恢复到特定形状。温度升高时，马氏体会逆相变回到高温母相，恢复初始状态。 2. 温度对材料电阻率的影响： - 高纯铜（Cu）：金属铜随温度上升，散射作用增强，电阻率（ρ）增大；相反，温度降低，散射减弱，电阻率减小。 - 硅（Si）：作为半导体，高温下晶格散射加剧导致载流子的移动阻力增大，但更多的载流子被激发出来，总体上电阻率ρ降低，表现出负温度特性。 - (Cu-Al-Ti-Ni)形状记忆合金：母相立方晶体的电阻率低，马氏体斜方晶体的电阻率高。相变过程中，混合相的比例决定了电阻率的变化。在降温过程中，电阻率先减小后增大；升温过程中，电阻率则先增大后减小。 3. 超导体的特性： 当超导体处于超导态时，它展现出显著的特性： - 零电阻效应：当温度低于临界温度Tc时，超导体内部电阻消失，表现为电阻R趋向于零。 - 迈斯纳效应：超导体排斥磁场，当温度低于Tc时，内部磁场完全消失，外部磁场不能穿透。 - 临界磁场效应：有临界磁场Hc存在，当外部磁场超过这个值时，超导状态会遭到破坏。 - 临界电流：超导体能够支持的最大无损耗电流，超过临界电流后，电流将无法稳定流动。 理解超导体的“零电阻”现象是基于超导电子对之间的完美配对，形成了无散射的库珀对，这些对能够在没有阻力的情况下自由流动。当温度降至Tc以下，电子对间的相互作用使得电阻降为零，实现了超导性。这是超导材料在低温下的独特性能，对于电力传输、磁悬浮等领域具有巨大潜力。