聚合物電學(xué)性能ppt課件-wenkub
2023-05-18 03:22:00 本頁(yè)面
【正文】 =90 176。 （ 2） 極化損耗 ： 這是由于分子 偶極子 的取向極化造成的 。 2n??Chapter10 聚合物的電性能 介電損耗 ? 定義：聚合物在交變電場(chǎng)中取向極化時(shí)，伴隨著能量消耗，使介質(zhì)本身發(fā)熱，這種現(xiàn)象稱(chēng)為聚合物的介電損耗。 Chapter10 聚合物的電性能 介電系數(shù)在宏觀上反映了電介質(zhì)的極化程度，它與分子極化率存在著如下的關(guān)系 ： ????? 03421~ NMP ?????式中 、 M、 分別為電介質(zhì)的摩爾極化率、分子量和密度，N0為阿佛加德羅常數(shù)。 e?a? a?Chapter10 聚合物的電性能 二、聚合物的介電性能 0Q?00000 //QUQUQCC ??????? 介電常數(shù) 介質(zhì)電容器的電容 C比真空 電容器 C0的電容增加的倍數(shù)。 以上兩種極化統(tǒng)稱(chēng)為 變形極化 或 誘導(dǎo)極化 其極化率不隨溫度變化而變化，聚合物在 高頻區(qū) 均能發(fā)生變形極化或 誘導(dǎo)極化 Chapter10 聚合物的電性能 ? 偶極極化（ 取向極化）： 是具有 永久偶極矩的極性分子 沿外場(chǎng)方向排列的現(xiàn)象。 Chapter10 聚合物的電性能 極化機(jī)理： □ 電子極化：外電場(chǎng)作用下分子中各個(gè) 原子或離子的價(jià)電子云相對(duì)原子核的位移， 使分子帶上偶極矩 。 聚合物 介電性能 Chapter10 聚合物的電性能 介電性能： 指高聚物在電場(chǎng)作用下 ， 表現(xiàn)出對(duì)靜 電能的儲(chǔ)存和損耗的性質(zhì) ， 通常用介電常數(shù)和介電損耗來(lái)表示 。 第 10章 聚合物的電學(xué)性能 Electricity Property of Polymer Chapter10 聚合物的電性能 167。 這是由于聚合物分子在電場(chǎng)作用下發(fā)生 極化引起的 Chapter10 聚合物的電性能 一、 聚合物電介質(zhì)在外電場(chǎng)中的極化 現(xiàn)象 介電極化 在 外電場(chǎng) 作用下，或多或少會(huì)引起價(jià)電子或原子核的相對(duì)位移，造成了電荷的重新分布，稱(chēng)為極化。極化過(guò)程所需的時(shí)間極短，約為 1013~1015s □ 原子極化： 分子骨架 在外電場(chǎng)作用下發(fā)生變形造成的，使分子帶上偶極矩 。極化所需要的時(shí)間長(zhǎng)，一般為 109s，發(fā)生于低頻區(qū)域。 式中： 為極板上的原有電荷， 為感應(yīng)電荷。對(duì)非極性介質(zhì)，此式稱(chēng) ClausiusMosotti方程；對(duì)極性介質(zhì)，此式稱(chēng) Debye方程。 ? 產(chǎn)生原因： （ 1） 電導(dǎo)損耗 ： 指電介質(zhì)所含的含有 導(dǎo)電載流子 在電場(chǎng)作用下流動(dòng)時(shí)，因 克服電阻所消耗的電能。取向極化是一個(gè)松弛過(guò)程 ，交變電場(chǎng)使偶極子轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)速度滯后于電場(chǎng)變化速率，使一部分 電能損耗于克服介質(zhì)的內(nèi)粘滯阻力上，這部分損耗有時(shí)是很大的。 δ 常用復(fù)數(shù)介電常數(shù)來(lái)表示介電常數(shù)和介電損耗兩方面的性質(zhì) ： ??? ????? i*???? 為實(shí)部，即通常實(shí)驗(yàn)測(cè)得的 ?? 為虛部，稱(chēng)介電損耗因素 介電損耗 ???????tg一般高聚物的介電損耗 ： 42 10~10 ????tgChapter10 聚合物的電性能 式中 δ 稱(chēng)介電損耗角， 介電損耗正切。 正比于 ，故也常用 表示材料介電損耗的大小。 Chapter10 聚合物的電性能 ? 熱合 PVC等極性材料是適宜的。 Chapter10 聚合物的電性能 (3)高聚物的 介電松弛譜 □ 高分子 分子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與溫度依賴(lài)性 可在其介電性質(zhì)上得到反映。TSC屬低頻測(cè)量，頻率在 103～ 105Hz范圍，分辯率高于動(dòng)態(tài)力學(xué)和以往的介電方法。 電阻系數(shù)類(lèi)似黏度 ， 而 介電常數(shù)ε ′ 和介電損耗因子類(lèi)似于彈性柔量和機(jī)械損耗因子 （ 內(nèi)耗 ） 。 其中 ? 轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)于玻璃化轉(zhuǎn)變，對(duì)力學(xué)性能較敏感， ? 轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)于酯基運(yùn)動(dòng)，對(duì)介電性能更敏感。 非極性聚合物具有低介電系數(shù) （ ε 約為 2） 和低介電損耗 （ 小于104） ；極性聚合物具有較高的介電常數(shù)和介電損耗 。 Chapter10 聚合物的電性能 □ 交聯(lián)、取向或結(jié)晶 使分子間作用力增加限制了分子的運(yùn)動(dòng)， 、 減少；支化減少分子間作用力， 增加， 增大 ? ?tg ??tg□ 分子鏈活動(dòng)能力對(duì)偶極子取向有重要影響， 例如在玻璃態(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；而在高彈態(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。三條曲線上 β峰相差不多，說(shuō)明在此區(qū)域內(nèi)，側(cè)基或某些鏈節(jié)的松弛運(yùn)動(dòng)受凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的影響較小
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