李震辉1，王秋霞1，张鹏香2
1. 哈尔滨工业大学 化工学院高分子系，哈尔滨 150080；
2. 哈尔滨工业大学 化工学院化学工程与工艺系，哈尔滨 150080
摘 要:为了了解电工学知识与材料学科之间有什么联系，我们通过翻阅书本和上网查资料等方法更深入的研究了电工学与材料学之间的相互应用，发现电工学与材料学之间有着密不可分的联系。 关键词:电工学；材料学；应用
a connection between electrotechnician and material science
Abstract: In order to what is the connection between the electrotechnician and materials science, we further studied the interaction between the application of electrical engineering and materials science by reading books and searching for information on the Internet and o
ther methods, finilly, we found there is a close relation between the electrical engineering and materials science.
Key words: Electrotechnician; Materials science; Application
这学期，我们将要学习电工学这门课程，通过对这门课程的初步了解，我们大致明白了该课程的目的是为了让同学们获得电工学的基本知识，受到基本技能训练，提高实际实验操作能力，了解电工技术、电子技术发展概况，为学习后续课程和专业知识以及毕业后从事工程技术工作和科研工作打下一定的电工技术理论和实践基础。
在当今世界，科技发展日新月异，电工学作为一门应用极为广泛的学科，更使得到了极大的发展。它日渐渗透于其他学科之中，为我国的生产力发展和国民经济增长做出了卓越贡献。这种情况并不仅仅局限于国内，在世界范围内，电工学作为人类能源的保障，占据了所有学科中最重要的地位。而我们所学的化工学科便是其中之一。
材料科学在电工学中的应用：
1911年,荷兰科学家Onnes发现纯的水银样品在4.2K附近电阻突然消失,接着又发现了其他
一些金属也有这样的现象,这一发现开辟了一个崭新的超导物理领域。 1986年4月,设在瑞士苏黎世的IBM实验室的学者J.G.Bednorz和K.A.Muller发现了La2Ba2Cu2O高Tc氧化物超导体(Tc=34K),以后的几年,人们相继发现了多种高温超导材料,其中包括铋系、钇系、铊系、汞系等高温超导体系。
1987年2月21日,中国科学院物理所发现了起始转变温度为100K的超导体,并首次公布了其成分。
2001年3月1日的NATURE周刊报道，日本发现了具有体超导电性、临界温度为39K的超导体。在目前几个比较重要的超导体系中,铋系超导带材被认为是最有应用前途的超导材料之一，包括Bi2212(Tc=85K)和Bi2223(Tc=110K)两种超导材料。
近些年来,Bi2223超导材料的制备工艺取得了重要进展,世界上不少厂家均能生产出工程电流密度为10kA/cm2以上的千米级高温超导长带给超导材料实际应用带来新的曙光,一大批超导应用项目应运而生,高温超导应用的研发已遍布了所有低温超导应用领域。
第二代涂层超导体YBCO的研究和开发也正处于迅速发展之中,并且已研究出了载流量达商
业水平的第一根原型电力电缆。对于高温超导材料的实用化,还有许多技术难题等待解决。这些因素都是制约着超导材料取代常规导体,进入实用化的关键。大规模应用的超导体可制成圆线或型线,其中单根或多根超导细丝被包在基体中,基体的材料通常由金属组成,如铜或银，其目的是为了防止磁通跳跃和热失超。
这种超导线必须具有足够的强度以承受导体制造、线圈绕制、成缆、冷却时的热应力和运行的电磁应力。它们必须有承载直流或交流工作电流的能力,工作电流常常可达几百安培,成缆后甚至可承载几千安培。在退化以前的最小临界抗拉应力应在100N或更高的范围，最小拉、压和弯曲应变必须是千分之几。在磁通密度为0.1～25T范围的外加磁场下，工程(总的横截面)电流密度Je在磁场中必须达到104～105A/cm2。
总之,高温超导材料的不断发展为超导技术在电力系统中的应用创造了有利的条件。美国、日本、韩国以及欧洲一些主要工业国家都以极大的热情,投入了大量资金,积极开展超导技术在电力系统中的应用研究工作,并且已在超导电力设备的实用化方面取得了相当大的成果。
电工学在材料科学中的应用：
电解是使电流通过电解质溶液（或者是熔融的电解质）
而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
（上图是电解CuCl2溶液的装置。通电后发生反应：CuCl2=（电解）Cu + Cl2 阳极：2Clˉ―2e→Cl2
阴极：Cu2﹢+2e→ Cu↓）电解过程中的能量转化（装置特点）一定不参与反应 不一定惰性电极阳极：不一定参与反应 也不一定是惰性电极
钢制汽车尾板氯碱工业
氯碱工业（电解饱和食盐水）制取、氢气、烧碱。
饱和食盐水溶液中存在Na+和Cl－以及水电离产生的H+和OH－。
其中氧化性H+>Na+，还原性Cl－>OH－。所以H+和Cl－先放电（即发生还原或氧化反应）。
阴极：2H++2e－=H2↑ （还原反应）
阳极：2Cl－-2e－=Cl2↑ （氧化反应）
总反应的化学方程式：2NaCl+2H2O=（等号上为通电）2NaOH+H2↑+Cl2↑
用离子方程式表示：2Cl－+2H2O=（等号上为通电）2OH－+H2↑+Cl2↑。
电镀应用
电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或者合金的过程
条件：①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子
电镀时，把待镀的金属制品（即镀件）作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极：Mn－e－=Mn+
阴极：Mn+ +e－=Mn
这样，在直流电的作用下，镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。同样的道理，用纯铜作阴极，用粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。通入直流电，作为阳极的粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，从而达到提纯铜的目的。
金属防护
⑴改变金属的内部组织结构合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。
⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。
⑶电化学保护法
①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。
②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极。
冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠：
阴极：2Na++2e－=2Na
阳极：2Cl――2e－=Cl2↑
放电顺序
（1）阳极：与电源的正极相连。
当阳极的电极材料为金属（Pt或Au除外）时，通电后作电极的金属失去电子变成金属离子，溶解到电解质溶液中。
当阳极的电极材料是惰性物质（如Au、Pt汽车香水瓶或石墨）时，通电后溶液中的阴离子在阳极上失去电子，当溶液中同时存在多种阴离子时，还原性强的离子先失去电子发生氧化反应。
常见阴抗石击涂料离子的还原性由强到弱的顺序是：活性电极>S2-> I- > Br-> Cl->OH->含氧酸根离子（如SO4 2-、NO3-等）>F-。
Cl-和OH-在电解时的电极反应式分别是：2Cl- ―2e-=Cl2↑
4OH- ―cnc真空吸盘怎么做4e-=2H2O+O2↑
因为水电离能够产生OH-，所以电解含氧酸盐溶液时，在阳极上是OH-放电生成氧气，而含氧酸根离子不发生变化。（当阳极为惰性金属常用的为C 铂 金 银行排队叫号系统时 自身放电）
（2）阴极：与电源的负极相连。在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。
当溶液中存在多种阳离子时，按金属活动性顺序，越不活泼的金属，其阳离子的氧化性越强，越容易被还原。在水溶液中，铝之前的金属的阳离子不可能被还原。
自19世纪80年代开始应用电能以后，几乎所有社会生产的技术部门以及人民生活，都逐步转移到这一崭新的技术基础上，极大地推动了社会生产力的发展，改变了人类的社会生活方式，使20世纪以“电世纪”载入史册。电照明开发较早。它消除了黑夜对人类生活和生
产劳动的限制，大大延长了人类用于创造财富的劳动时间，改善了劳动条件，丰富了人们的生活。这为电能的应用奠定了最广泛的社会基础，成为推动电能生产的强大动力。电传动是范围最广、形式最多的电能应用领域，电动机作为最重要的动力源，从根本上改变了19世纪以蒸汽动力为基础的初级工业化的面貌。电热、电化学、电物理的发展，开辟了一个又一个新的工业部门和科研领域。总之，电的应用不仅影响到物质生产的各个侧面，也越来越广地渗透到人类生活的各个层面，如医疗电器的广泛应用和家用电器的普及等。电气化已在某种程度上成为现代化的同义语，电气化程度已成为衡量社会物质文明发展水平的重要标志。
参考文献:
1、《超导材料在电力系统中的应用》宗曦华,张喜泽(上海电缆研究所,上海200093)
2、百度百科
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