聚合物電學(xué)性能ppt課件-展示頁
2025-05-12 03:22本頁面
【正文】 1 偶極子在電場(chǎng)中取向 Chapter10 聚合物的電性能 按照極化機(jī)理不同，有電子極化率 ，原子極化率 和取向極化率 u?KT320?= （ 為永久偶極矩 ） 0?對(duì)于 極性分子 : uea ???? ???對(duì)于 非極性分子 : ea ??? ??根據(jù)高聚物中各種基團(tuán)的有效偶極矩 ， 可以把高聚物按極性大小分為四類： 非極性： PE、 PP、 PTFE 弱極性： PS、 NR 極性： PVC、 PA、 PVAc、 PMMA 強(qiáng)極性： PVA、 PET、 PAN、 酚醛樹脂 、 氨基樹脂 高聚物的有效偶極矩與所帶基團(tuán)的偶極矩不完全一致，結(jié)構(gòu)對(duì)稱性會(huì)導(dǎo)致偶極矩部分或全部相互抵消。極化所需要的時(shí)間長(zhǎng)，一般為 109s，發(fā)生于低頻區(qū)域。極化所需要的時(shí)間約為 1013s并伴有微量能量損耗。極化過程所需的時(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 。前兩種產(chǎn)生的偶極矩稱誘導(dǎo)偶極矩，后一種為永久偶極矩的取向極化。 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，稱為極化。 ? 電學(xué)性質(zhì)的測(cè)量也成為研究聚合物結(jié)構(gòu)與分子運(yùn)動(dòng)的一種有效手段： 非常靈敏地反映材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化和分子運(yùn)動(dòng)狀況 Chapter10 聚合物的電性能 一、電介質(zhì)的極化現(xiàn)象 二、極化機(jī)理 三、介電性能 四、影響介電性能的因素 167。 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。 聚合物電性能概述 是指聚合物在外加電壓或電場(chǎng)作用下的行為及其所表現(xiàn)出來的各種物理現(xiàn)象 介電性能： 交變電場(chǎng) 導(dǎo)電性能： 弱電場(chǎng) 擊穿現(xiàn)象： 強(qiáng)電場(chǎng) 靜電現(xiàn)象： on the polymer surface Chapter10 聚合物的電性能 ? 絕大多數(shù)聚合物是絕緣體，具有卓越的電絕緣性能，其 介電損耗和電導(dǎo)率低，擊穿強(qiáng)度高 ，為電器工業(yè)中不可缺少的介電材料和絕緣材料 : 電容器： 介電損耗盡可能小，介電常數(shù)盡可能大，介電強(qiáng)度很高 儀表絕緣： 電阻率和介電強(qiáng)度高而介電損耗很低絕緣材料 無線電遙控技術(shù)： 優(yōu)良的高頻、超高頻絕緣材料 Chapter10 聚合物的電性能 ? 導(dǎo)電高分子的研究和應(yīng)用 ：分子鏈具有共軛 π電子結(jié)構(gòu)的聚合物，如聚乙炔、聚苯胺等，通過不同的方式摻雜，可以具有半導(dǎo)體（電導(dǎo)率 σ=1010102 S?cm1）甚至導(dǎo)體（ σ=102106 S?cm1）的電導(dǎo)率。 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)和介電損耗來表示 。 ? 主要有以下幾種極化 ：（ 1）電子極化（ 2）原子極化（ 3）偶極極化（ 4）界面極化。 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 。如 CO2分子是直線形結(jié)構(gòu) O=C=O，極化后變成個(gè) ， 分子中正負(fù)電荷中心發(fā)生了相對(duì)位移。 以上兩種極化統(tǒng)稱為 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。 ?極化偶極矩 μ的大小，與外電場(chǎng)強(qiáng)度（ E）有關(guān)，比例系數(shù) 稱為分子極化率。 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)。 Q?真空 電介質(zhì) 圖 2 平行板電容器示意圖 Chapter10 聚合物的電性能 □ 是衡量高聚物極化程度的宏觀物理量。 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，
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