Материал — это объект, владеющий определенным составом, структурой и качествами, созданный для выполнения определенных функций. Материалы могут иметь различное агрегатное состояние: жесткое, жидкое, газообразное либо плазменное.

Функции, которые делают материалы, многообразны: обеспечение протекания тока (в проводниковых материалах), сохранение определенной формы при механических нагрузках (в конструкционных материалах), обеспечение изоляции (в диэлектрических материалах), перевоплощение электронной энергии в термическую (в резистивных материалах). Обычно материал делает несколько функций. К примеру, диэлектрик непременно испытывает какие-то механические нагрузки, другими словами является конструкционным материалом.

Материаловедение — наука, занимающаяся исследованием состава, структуры, параметров материалов, поведением материалов при разных воздействиях: термических, электронных, магнитных и т.д., также при сочетании этих воздействий.

Электротехническое материаловедение — это раздел материаловедения, который занимается материалами для электротехники и энергетики, т.е. материалами, владеющими специфичными качествами, необходимыми для конструирования, производства и эксплуатации электротехнического оборудования.

Материалы играют определяющую роль в энергетике. К примеру, изоляторы высоковольтных линий. Исторически первыми выдумали изоляторы из фарфора. Разработка их производства довольно сложна, капризна. Изоляторы получаются достаточно массивными и томными. Научились работать со стеклом — появились стеклянные изоляторы. Они легче, дешевле, их диагностика несколько проще. И, в конце концов, последние изобретения — это изоляторы из кремнийорганической резины.

Для сопоставления, вес навесных изоляторов для ВЛ 1150 кВ сравним с весом проводов в просвете меж опорами и составляет несколько тонн. Это вынуждает ставить дополнительные параллельные гирлянды изоляторов, что наращивает нагрузку на опору. Требуется использовать более крепкие, а означает более мощные опоры. Это наращивает материалоемкость, большой вес опор существенно поднимает расходы на установка. Для справки, цена монтажа составляет до 70% цены строительства полосы электропередач. На примере видно, как один элемент конструкции оказывает влияние на конструкцию в целом.

Таким макаром, электротехнические материалы (ЭТМ) являются одним из определяющих причин технико-экономических характеристик хоть какой
системы электроснабжения.

Главные материалы, которые употребляются в энергетике, можно поделить на несколько классов — это проводниковые материалы, магнитные материалы и диэлектрические материалы. Общим для их будет то, что они эксплуатируются в критериях деяния напряжения, а означает и электронного поля.

Проводниковые материалы

Проводниковыми именуют материалы, главным электронным свойством которых является очень выраженная по сопоставлению с другими электротехническими материалами электропроводность. Их применение в технике обосновано в главном этим свойством, определяющим высшую удельную электронную проводимость при обычной температуре.

В качестве проводников электронного тока могут быть применены как твердые тела, так и воды, а при соответственных критериях и газы. Важными фактически используемыми в электротехнике жесткими проводниковыми материалами являются металлы и их сплавы.

К водянистым проводникам относятся расплавленные металлы и разные электролиты. Но для большинства металлов температура плавления высока, и только ртуть, имеющая температуру плавления около минус 39 °С, может быть применена в качестве водянистого железного проводника при обычной температуре. Другие металлы являются водянистыми проводниками при завышенных температурах.

Газы и пары, в том числе и пары металлов, при низких напряженностях электронного поля не являются проводниками. Но, если напряженность поля затмит некое критичное значение, обеспечивающее начало ударной и фотоионизации, то газ может стать проводником с электрической и ионной электропроводностью. Очень ионизированный газ при равенстве числа электронов числу положительных ионов в единице объема представляет собой необыкновенную проводящую среду, носящую заглавие плазмы.

Важными для электротехники качествами проводниковых материалов являются их электро- и теплопроводимость, также способность генерации термоЭДС.

Электропроводность охарактеризовывает способность вещества проводить электронный ток. Механизм прохождения тока в металлах обоснован движением свободных электронов под воздействием электронного поля.

Полупроводниковые материалы

Полупроводниковыми именуют материалы, которые являются по собственной удельной проводимости промежными меж проводниковыми и диэлектрическими материалами и отличительным свойством которых является только мощная зависимость удельной проводимости от концентрации и вида примесей либо других изъянов, также почти всегда от наружных энергетических воздействий (температуры, освещенности и т. п.).

К полупроводникам относится большая группа веществ с электрической электропроводностью, удельное сопротивление которых при обычной температуре больше, чем у проводников, но меньше, чем у диэлектриков, и находится в спектре от 10-4 до 1010 Ом•см.
В энергетике полупроводники впрямую не достаточно употребляются, но электрические составляющие на базе полупроводников употребляются довольно обширно. Это неважно какая электроника на станциях, подстанциях, диспетчерских управлениях, службах и т.п. Выпрямители, усилители, генераторы, преобразователи. Также из полупроводников на базе карбида кремния изготавливают
нелинейные ограничители перенапряжений в линиях электропередачи (ОПН).

Диэлектрические материалы

Диэлектрическими именуют материалы, главным электронным свойством которых является способность к поляризации и в каких может быть существование электростатического поля. Реальный (технический) диэлектрик тем паче приближается к безупречному, чем меньше его удельная проводимость и чем слабее у него выражены замедленные механизмы поляризации, связанные с рассеиванием электронной энергии и выделением тепла.

Поляризацией диэлектрика именуют появление в нем при внесении во наружное электронное поле макроскопического собственного электронного поля, обусловленного смещением заряженных частиц, входящих в состав молекул диэлектрика. Диэлектрик, в каком появилось такое поле, именуется
поляризованным.

Магнитные материалы

Магнитными именуют материалы, созданные для работы в магнитном поле при конкретном содействии с этим полем.
Магнитные материалы делят на слабомагнитные и сильномагнитные. К слабомагнитным относят диамагнетики и парамагнетики. К сильномагнитным – ферромагнетики, которые, в свою очередь, могут быть магнитомягкими и магнитотвердыми.

Композиционные материалы

Композиционные материалы – это материалы, состоящие из нескольких компонент, выполняющих различные функции, при этом меж компонентами есть границы раздела.