高聚物的物理性能ppt課件(已修改)
2025-01-27 17:32 本頁面
【正文】 第四講 高聚物的物理性能（ 2） 長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 《 非金屬材料 》 本講內(nèi)容 ?高聚物的電學(xué)性能 ?高聚物的化學(xué)穩(wěn)定性 ?高聚物的光學(xué)性能 ?高聚物的熱學(xué)性能 ?高聚物的老化 ?高聚物的改性方法 長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 《 非金屬材料 》 高聚物的電學(xué)性能 極化 在外電場作用下，電介質(zhì)分子中電荷分布發(fā)生變化，使材料出現(xiàn)宏觀偶極矩，這種現(xiàn)象稱電介質(zhì)的極化。 非極性分子本身無偶極矩，在外電場作用下，原子內(nèi)部價(jià)電子云相對于原子核發(fā)生位移，使正負(fù)電荷中心分離，分子帶上偶極矩；或者在外電場作用下，電負(fù)性不同的原子之間發(fā)生相對位移，使分子帶上偶極矩。這種極化稱 感應(yīng)極化 ，又稱誘導(dǎo)極化或變形極化。 有外電場時(shí)，極性分子除發(fā)生電子極化和原子極化外，其偶極子還會(huì)沿電場方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)、排列，產(chǎn)生分子取向，表現(xiàn)出宏觀偶極矩。這種現(xiàn)象稱 取向極化或偶極極化 極化方式 感應(yīng)極化 取向極化 長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 《 非金屬材料 》 高聚物的電學(xué)性能 介電行為 兩個(gè)電容器的電容之比， 稱該均質(zhì)電介質(zhì)的介電系數(shù) ε。 ?介電系數(shù)反映了電介質(zhì)儲(chǔ)存電荷和電能的能力 . ?介電系數(shù)越大，極板上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷 Qˊ和儲(chǔ)存的電能越多。 長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 《 非金屬材料 》 高聚物的電學(xué)性能 介電損耗 ? 電介質(zhì)在交變電場中極化時(shí)，會(huì)因極化方向的變化而損耗部分能量和發(fā)熱，稱介電損耗。 ?通常采用介電損耗角的正切值表征。 長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 《 非金屬材料 》 高聚物的電學(xué)性能 介電行為 ?電介質(zhì)的介電常數(shù)和介電損耗越小，絕緣性能越好。 ?影響介電性能的因素： A. 分子結(jié)構(gòu)的影響 在玻璃態(tài)下，鏈段運(yùn)動(dòng)被凍結(jié)，結(jié)構(gòu)單元上極性基團(tuán)的取向受鏈段牽制，取向能力低；在高彈態(tài)時(shí)，鏈段活動(dòng)能力大，極性基團(tuán)取向時(shí)受鏈段牽制較小，因此同一聚合物高彈態(tài)下的介電系數(shù)和介電損耗要比玻璃態(tài)下大。 交聯(lián)也會(huì)妨礙極性基團(tuán)取向，使介電系數(shù)降低 B. 溫度和交變電場頻率的影響 長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 《 非金屬材料 》 高聚物的電學(xué)性能 — 導(dǎo)電性 絕緣體 半導(dǎo)體 導(dǎo)體 超導(dǎo)體 ? ?m10～10 188 ?? ?m10～10 75 ??? ?m10～10 53 ???? ?m10 8 ?? ?從微觀導(dǎo)電機(jī)理看，材料導(dǎo)電是載流子（電子、空穴、離子等）在電場作用下在材料內(nèi)部定向遷移的結(jié)果。 導(dǎo)電性受到材料內(nèi)部載流子的濃度和遷移速率決定。 長安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 《 非金屬材料 》 高聚物的電學(xué)性能 — 導(dǎo)電性 ? 高分子材料內(nèi)的載流子很少。已知大分子結(jié)構(gòu)中，原子的最外層電子以共價(jià)鍵方式與相鄰原子鍵接，不存在自由電子或其它形式載流子（具有特定結(jié)構(gòu)的聚合物例外）。 ? 理論計(jì)算表明，結(jié)構(gòu)完整的純聚合物，電導(dǎo)率僅為 10－25 。但實(shí)際聚合物的電導(dǎo)率往往比它大幾個(gè)數(shù)量級，表明聚合物絕緣體中載流子主要來自材料外部，即由雜質(zhì)引起的。 ? 高聚物絕緣電
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