高聚物的介电常数.ppt
高聚物的介电常数,8高聚物的电性能,总论 高聚物具有体积电阻率高（10161020cm）、介电常数小（2）、介质损耗低 （104）等半导体特殊优良的电性能，同时某些高聚物还具有优良的导电性能。另外， 由于高聚物成型加工容易，品型多，故在电器方法应用广泛。,8-1高聚物的介电性,一、高聚物分子的极化 定义 高聚物的介电性是指高聚物在电场的作用下，表现出对静电能的储蓄的损耗的性质。 高聚物的极性与类别 高聚物的极化（polarization） 是电解质在电场的作用下分子内束缚电荷产生弹性位移或偶极子沿电场的从优取向， 在电场方向的电解质两端呈现异号电荷的现象。,8-1高聚物的介电性,高聚物的极化形式,高聚物在电场中极化示意图,8-1高聚物的介电性,二、高聚物的介电性 高聚物的介电常数（dielectric constant） 定义 显然，高聚物极化程度越大，极板感应产生的电荷Q越大，介电常数越大。 常见高聚物的介电常数,8-1高聚物的介电性,高聚物的介电损耗（dielectric loss） 定义 是电介质在交变电场的作用下，将一部分电能转变为 热能而损耗的现象。一般用损耗角的正切值表示。 式中实验测得的介电常数； 高聚物将电能转变为热能损耗的程度。 介电损耗的原因 对非极性高聚物在交变电场中，所含的杂质产生的漏导电流，载流子流动时，克服 内摩擦阻力而作功，使一部分电能转变为热能，属于欧姆损耗。 对极性高聚物在交变电场中极化时，由于黏滞阻力，偶极子的转动取向滞后于交变 电场的变化，致使偶极子发生强迫振动，在每次交变过程中，吸收一部分电能成热能而释 放出来，属于偶极损耗。损耗的大小取决于偶极极化的松弛特性。,高聚物介电损耗示意图,8-1高聚物的介电性,部分高聚物的介电损耗,8-1高聚物的介电性,三、影响高聚物介电性的因素 高聚物分子结构对介电性的影响 规律：与T一定，极性、极性基团密度，介电常数与介电损耗。 实例前两表 频率对高聚物介电性的影响,随频率增加而降低，并且在较低和较高时为零。 随频率增加存在极大值，并且，频率较高和较低时为零。,T1T2T3,8-1高聚物的介电性,温度对高聚物介电性的影响 对非极性高聚物，温度升高，介电常数下降；对极性高聚物，随温度的升高而出现峰 值。 湿度对高聚物介电性的影响,湿度，介电常数与介电损耗,8-1高聚物的介电性,增塑剂对高聚物介电性的影响 规律：对非极性高聚物，随加入增塑剂量的增加将曲线推向高频率区；对极性高聚 物，随增塑剂量的增加，介电常数和介电损耗增大。 实例PVC 杂质对高聚物介电性的影响 规律：导电性或极性杂质的存在，增加高聚物电导电流的极化率，使介电损耗增大。 实例HDPE杂质1.9%降到0.03%时，tan从1410-4降到tan1410-4,8-2高聚物的导电性,一、高聚物的导电类型 导电性在电场作用下，物体中载流子发生移动的现象。用电导率或电阻率 表示。 在直流电场下，物体的电导率表示为： 式中 电导率； n载流子的浓度； e电子电荷； 载流子的移动度。 高聚物的导电类型,8-2高聚物的导电性,导电高聚物的应用,8-2高聚物的导电性,二、高聚物的绝缘电阻,绝缘电阻测定,8-3高聚物的击穿电压强度,一、击穿电压与击穿电压强度 介电击穿：随着电压的不断增加至某极限值后，出现电阻率降低到极小，电流增加， 产生局部导电而使高聚物材料丧失绝缘性能的现象。 击穿电压：导致高聚物材料击穿的电压。 电流-电压曲线 击穿电压强度：连续对高聚物材料升高电压，当试样被击穿时的电压和试样厚度的比 值称为击穿电压强度。,高电压区,低电压区,绝缘破坏区,I,电压,V,8-3高聚物的击穿电压强度,介电击穿的形式、原因及决定因素,8-3高聚物的击穿电压强度,常见高聚物的击穿电压强度,8-3高聚物的击穿电压强度,二、耐电压性与耐电弧性 耐电压性：指迅速将电压升高到制品标准规定的电压，停留1min（或按制品 标准规定的时间），观察制品是否被击穿，若未被击穿，则此电压为该制品的耐 电压值。此数值表示高聚物制品的耐电压能力。 耐电弧性：在一定的高压电场下，两极间的气体被击穿产生电弧、火花的作 用，致使高聚物表面形成导电层所需要时间的长短表示高聚物对电弧、电火花的 抵抗能力。,8-4高聚物的静电现象,一、静电现象（electrostatic effect） 高聚物静电现象的产生 主要产生于高聚物与成型加工设备之间的摩擦、拉幅、拉丝等过程。,物体的静电现象,8-4高聚物的静电现象,高聚物的带电半衰期与带电序列 二、静电的利与弊 静电的有利之处静电喷涂、静电印刷、静电照像、静电吸尘等。 静电的不利之处影响外观、相互黏结、电器准确性、静电火花、磁带杂音等。,8-4高聚物的静电现象,三、静电的防止,静电荷水率的关系,抗静电剂加入量对静电荷的影响,1-PVC 2-PE 3-PP,8-4高聚物的静电现象,抗静电剂的选择,8-5高聚物的其他电性能,一、压电性 压电性：指高聚物在机械力的作用下，所表现出来的电学性能。 压电性的表现形式： 压电性的应用：话筒、传感器,8-5高聚物的其他电性能,二、热电性 驻极体：极化了的电介质，如果具有长寿命的非平衡电偶矩，则为驻极体。 常见的高分子驻极体：聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯等 高分子驻极体形成：驻极体薄膜 热电性（热电效应）：若在放有高聚物的电极间存在温度差，则在两极间产 生电位差，该现象为热电效应。 热释电性：将高聚物置于电极间，一同升温，则在两电极间有电流流过，该 电流即为热释电流。该现象即为热释电性。,8-5高聚物的其他电性能,三、光电性 光电性：某些高聚物因光照射而反映出的电性，主要是光导电性。 光导电性：由于光照射而使高聚物的导电性发生变化的现象。 光介电性：由于光照射而产生介电常数变化的现象。 光电性的用途：情报信息传递,
