聚合物电学性能
第7章__聚合物的电讲解
3 高聚物的介电损耗 3 .1 交变电场与介电损耗 在交变电场中电介质消耗一部分电能而发热的 现象称为介电损耗。 非极性聚合物以电导损耗为主， 极性聚合物以偶极损耗为主.
在交流电场下的介电常数：
实数部分ε’表示与电场同相位的极化，反映电 能的储存，为实验测得的介电常数。虚数部 分ε’’是与电场相差900的极化，反映损耗的能 量，称为损耗因子
第7章 聚合物的电学性能
绝大多数高分子材料具有优良的电绝缘性能。 从日常的电线、电缆绝缘材料到电子附件的 绝缘包封材料均得到广泛的应用，其体积电 阻率范围宽达26个数量级。
高分子半导体、导体、超导体、光导体和 驻极体
聚合物的电学性能是指聚合物在外 加电场作用下的行为，包括在交变电 场中的介电性能，在弱电场中的导电 性能，在强电场中的电击穿及聚合物 表面的静电现象。
7.1 聚合物的介电性能 1 高分子的极化
在外加电场作用下聚合物分子中的电荷分 布发生变化，表现出使分子的偶极矩增大 的现象，称为极化。
极化方式： 电子极化：价电子发生位移 原子极化：原子核发生位移 偶极极化：产生分子取向 界面极化：电子或离子在两相界面上聚集
取向极化 被”冻结”,就 得到驻极体
非极性分子仅产生电子极化和原子极化，称为 变形极化或诱导极化
e电子极化率， a原子极化率
极性分子在电场中取向而产生取向偶极矩
极性分子除在外电场中产生的总偶极矩：
2 聚合物介电常数ε 介电常数ε衡量极化的程度。 介电常数是指电介质在电极极板间的电容c 与在真空中的电容co的比值，是一个无因 次量：
极化程度越大． 介电常数越大， 绝缘性能越差
2.1 高分子结构与 介电常数
2.1.1 高分子极性越大, 介电常数越大
第九章聚合物的电性能与光性能 91 高聚物的介电性能
第九章聚合物的电性能与光性能9.1 高聚物的介电性能介电性是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质，通常用介电常数和介电损耗来表示。
（1）介电极化绝大多数高聚物是优良的电绝缘体，有高的电阻率，低介电损耗、高的耐高频性和高的击穿强度。
但在外电场作用下，或多或少会引起价电子或原子核的相对位移，造成了电荷的重新分布，称为极化。
主要有以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。
前两种产生的偶极矩称诱导偶极矩，后一种为永久偶极矩的取向极化。
极化偶极矩（）的大小，与外电场强度（E）有关，比例系数称为分子极化率。
＝ E按照极化机理不同，有电子极化率，原子极化率（＝＋）和取向极化率。
＝（为永因而对于极性分子＝＋＋对于非极性分子＝＋根据高聚物中各种基团的有效偶极矩，可以把高聚物按极性大小分为四类：非极性：PE、PP、PTFE弱极性：PS、NR极性：PVC、PA、PVAc、PMMA强极性：PVA、PET、PAN、酚醛树脂、氨基树脂高聚物的有效偶极矩与所带基团的偶极矩不完全一致，结构对称性会导致偶极矩部分或全部相互抵消。
介电常数是表示高聚物极化程度的宏观物理量，它定义为介质电容器的电容C比真空电容器C0的电容增加的倍数。
式中：为极为感介电常数的大小决定于感应电荷的大宏观物理量与微观物理量之间的关系可以用Clausius-Mosotti方程给出：摩尔极化度P＝（对非极性介质）＝（对极性介质）（2）介电损耗聚合物在交变电场中取向极化时，伴随着能量消耗，使介质本身发热，这种现象称为聚合物的介电损耗。
常用复数介电常数来同时表示介电常数和介电损耗两方面的性质：为实部，即通常实验测得的；为虚部，称介电损耗因素。
＝+＝式中：为静电介电系数；为光频介电系数；为偶极的松弛时间。
介电损耗为＝，一般高聚物的介电损耗很少，＝-2～10-4，与的关系可用Debye方程描述：式中：N为单位体积中的分子数。
以对作图称为Cole-Cole图，表征电介质偏离Debye松弛的程度。
聚合物的电学、热学和光学性能—聚合物的电学性能(高分子物理课件)
表征材料电性能的另一个重主要参量是电导率。电导率的定义可以由欧姆定律给出：当施加的电场产生电流时，电流密度J正比于电场强度E，其比例常数，即为电导率σ，即：电导率σ= J(电流密度) /E(电场强度) 电导率与电阻率关系为σ=1/ρ，单位为西门子每米，即S/m。 电导率的大小反映了物质输送电流的能力。ρ愈小,σ愈大，材料导电性能就越好。
界面极化
PE能否发生取向极化？纯PE，界面极化能否发生？
思考题
介电性指在电场作用下,构成物质的带电粒子只能产生微观上的位移而不能进行宏观上的迁移的性质，宏观表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，这是由于聚合物分子在电场作用下发生极化引起的，通常用介电系数ε和介电损耗表示。
二、聚合物的介电性能
例如喷涂在聚合物表面的抗静电剂，通过其亲水基团吸附空气中的水分子，会形成一层导电的水膜，使静电从水膜中跑掉。
在涤纶电影片基上涂敷抗静电剂烷基二苯醚磺酸钾，结果片基表面电阻率降低7~8个数量级。
另外，根据制造复合型导电高分子材料的原理，在聚合物基体中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样能起到抗静电作用。
相对于本征型导电高分子而言，这种复合材料的制备无论在理论上还是应用上都比较成熟，具有成型简便、重量轻、可在大范围内根据需要调节材料的电学和力学性能、成本低廉等优点，因而得以广泛开发应用。
复合型导电高分子的基体有：
常用的导电填料有：
碳类（石墨、炭黑、碳纤维ห้องสมุดไป่ตู้石墨纤维等）
金属类（金属粉末、箔片、丝、条或金属镀层的玻璃纤 维、玻璃珠等）
聚合物与聚合物摩擦时，介电系数大的聚合物带正电，介电系数小的带负电。另外聚合物的摩擦起电顺序与其逸出功顺序也基本一致，逸出功高者一般带负电。
聚合物的电学性质
聚合物的静电现象任何两个固体，不论其化学组成是否相同，只要它们的物理状态不同，其内部结构中电荷载体能量的分布也就不同。
这样两个固体接触时，在固-固表面就会发生电荷的再分配。
在它们重新分离之后，每一固体将带有比接触或摩擦前更多的正（或负）电荷。
这种现象称为静电现象。
高聚物在生产、加工和使用过程中会与其他材料、器件发生接触或摩擦，会有静电发生。
由于高聚物的高绝缘性而使静电难以漏导，吸水性低的聚丙烯腈纤维加工时的静电可达15千伏以上。
电子从材料的表面逸出，需要克服原子核的吸引作用，它所需的最小能量可用功函数（即逸出功）来表征。
摩擦时电子从功函数小的一方转移到功函数大的一方，使两种材料分别带上不同的静电荷。
一些主要高分子的功函数及起电次序（tribo-electric series）见表10-1。
表10-1高聚物的摩擦起电序物质在上述序列中的差距越大，摩擦产生的电量也越多。
一般认为摩擦起电序与有一定关系，大的带正电，小的带负电。
静电一般有害，主要是：（1）静电妨碍正常的加工工艺；（2）静电作用损坏产品质量；（3）可能危及人身及设备安全。
因而需要消除静电。
目前较广泛采取的措施是将抗静电剂加到高分子材料中或涂布在表面。
抗静电剂是一些表面活化剂，如阴离子型（烷基磺酸钠、芳基磺酸酯等）、阳离子型（季胺盐、胺盐等）以及非离子型（聚乙二醇等）。
纤维纺丝工序中采取“上油”的办法，给纤维表面涂上一层吸湿性的油剂，增加导电性。
静电现象有时也能加以利用。
如静电复印、静电记录、静电印刷、静电涂敷、静电分离与混合、静电医疗等，都成功地利用了高分子材料的静电作用。
聚合物的其他电学性质（1）力－电性在机械力的作用下，高聚物的电学性质反映主要是压电效应。
将高聚物的试样置于两电极之间，在机械力的作用下，因发生形变（伸长线缩短）而发生极化，同时产生电场，这种现象称正压电效应。
反之，在高聚物试样上加上电场，试样发生相应的形变，同时产生应力，这个现象称为逆压电效应。
高分子物理考研习题整理09 聚合物的电学性能汇编
1 聚合物的极化与介电性能1.1 介电极化①什么是高分子的极化？高分子在外电场中的极化有哪几种形式？各有什么特点？极化的机理是什么？非极性分子和极性分子在外电场作用下极化有什么不同？绝大多数聚合物是优良的电绝缘体，有高的电阻率、低介电损耗、高的耐高频性和高的击穿强度。
但在外电场作用下，或多或少会引起价电子或原子的相对位移，造成电荷的重新分布，称为极化。
高分子在外电场中的极化有电子极化 、原子极化和取向极化三种形式：（1）电子极化是分子中各原子的价电子云在外电场作用下，向正极方向偏移，发生了电子相对于分子骨架的移动，使分子的正、负电荷中心的位置发生变化引起的。
电子极化弱，但极快。
（2）原子极化是分子骨架在外电场作用下发生变形造成的。
原子极化比电子极化更弱，速度比电子极化慢。
（3）取向极化（或称偶极极化）是极性分子骨架在外电场作用下沿电场的方向排列，产生分子的取向。
取向极化较慢，但对总极化的贡献是很大的。
前两种产生的偶极矩为诱导偶极矩，后一种为永久偶极矩。
非极性分子只有电子极化和原子极化，而极性分子除电子极化和原子极化外还有取向极化。
②什么是分子极化率？极化偶极矩（μ）的大小与外电场强度（E ）有关，比例系数α称为分子极化率，μ=αE 。
③如何区分极性聚合物和非极性聚合物？列举至少3个极性聚合物与3个非极性聚合物 根据聚合物中各种基团的有效偶极矩μ或介电常数ε，可以把聚合物按极性大小分为四类：非极性（μ=0，ε=2.0~2.3），如PE,PP ,PTFE,PB ；弱极性（0＜μ≤0.5deb ，ε=2.3~3.0），如PS,NR ；极性（0.5deb ＜μ≤0.7deb ，ε=3.0~4.0），如PVC,PA,PVAc,PMMA ；强极性（μ＞0.7deb ，ε=4.0~7.0），如PVA,PET,PAN,酚醛树脂,氨基树脂。
注意：聚合物的有效偶极矩与所带基团的偶极矩并不完全一致，结构对称性会导致偶极矩部分或全部抵消。
聚合物电学性能
Chapter10 聚合物的电性能
• 热合PVC等极性材料是适宜的。而PE薄膜等非极 性材料就很难用高频热合。
• 轮胎经高频热处理消除内应力，可大幅度延长使 用寿命。
• 塑料注射成型时常因含水而产生气泡，经高频干 燥能很好解决这个问题。
Chapter10 聚合物的电性能
(3)高聚物的介电松弛谱
□ 高分子分子运动的时间与温度依赖性可在其介电性质上得 到反映。借助于介电参数的变化可研究聚合物的松弛行为。
以上两种极化统称为变形极化或诱导极化 其极化率不随温度变化而变化，聚合物在高频区均能发生变 形极化或诱导极化
Chapter10 聚合物的电性能
• 偶极极化（取向极化）：
是具有永久偶极矩的极性分子沿外场方向排列的现象。极 化所需要的时间长，一般为10-9s，发生于低频区域。
(a)无电场
（b）有电场
图1 偶极子在电场中取向
Chapter10 聚合物的电性能
三、影响聚合物介电性能的因素
• 高分子材料的介电性能首先与材料的极性有关。 这是因为在几种介质极化形式中，偶极子的取向 极化偶极矩最大，影响最显著。
• 决定聚合物介电损耗大小的内在因素： ①分子极性大小和极性基团的密度 ② 极性基团的可动性
Chapter10 聚合物的电性能
Chapter10 聚合物的电性能
• 介电损耗温度谱示意图
在这些图谱上，高聚物的介电损耗一 般都出现一个以上的极大值，分别对 应于不同尺寸运动单元的偶极子在电 场中的介电损耗(因偶极子的取向极化 过程伴随着分子运动过程，运动模式 各异，其松弛时间也不一致,其受阻程 度不同)按照这些损耗峰在图谱上出现 的先后，在温度谱上从高温到低温， 在频率谱上从低频到高频，依次用、 、命名。
高分子科学基础-高分子材料电学性能
影响介电损耗的因素
①分子结构的影响 分子极性大小和极性基团的密度 极性基团的可动性
②频率
③温度
④杂质 7
介电松弛谱
高分子分子运动对时间和温度的依赖性也体现在其介电性质上
介电参数的变化 聚合物的松弛行为
固定频率, 测试聚合物试样介电常数ε’和介电损耗ε”或tanδ随温度的变化
——介电松弛温度谱
固定温度, 测试聚合物试样介电常数ε’和介电损耗ε”或tanδ随外电场频率变化
§3 高分子的电学性质
聚合物在外加电场作用下的行为：
在交变电场中的介电性能； 在弱电场中的导电性能； 在强电场中的电击穿； 聚合物表面的静电现象。
一、聚合物的极化和在交变电场中的介电性能
电介质：电绝缘体，在电场作用下能发生极化，极化程度取决 于电介质的组成、结构和外电场强度。
介电性能：聚合物在外加交流电压时电能的储存和损耗
4.高聚物的静电现象 静电现象：由于摩擦而使物质表面带电的现象
11
为防止、消除静电，可加抗静电剂
时除产生诱导偶极距外，偶极子沿电场方向择优排列
非极性分子只发生电子和原子极化，∴介电常数较小 极性分子除电子和原子极化，还有偶极极化，∴介电常数较大
2
介电常数的影响因素
●化学键极性
化学键键矩越大，分子极性越高，介电常数越大
●分子对称性
对称性愈高，分子极性愈小，介电常数越小
●立构规整性
全同立构高分子上电荷分布最不对称，其介电常数高，间同立构的对称性最好， 介电常数低，无规立构聚合物的介电常数居中。
4
电介质的极化是个松弛过程交变ຫໍສະໝຸດ 场下的介电常数常用复数介电常数ε*表示
ε* = ε’ － iε”
聚合物的电性能及导电高分子材料
1、结构
□ 分子极性越大，一般来说 和
t都g增大。非极性聚
合物具有低介电系数（ε约为2）和低介电损耗（小于10-
4）；极性聚合物具有较高的介电常数和介电损耗。一些常
见聚合物的介电系数和介电损耗值见表。
□ 极性基团位置的影响：tg
主链上的极性基团
影响小
侧基上的极性基团
影响大
NORTH UNIVERSITY OF CHINA
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影响聚合物介电性能的因素
高分子材料的介电性能首先与材料的极性有关。这 是因为在几种介质极化形式中，偶极子的取向极化 偶极矩最大，影响最显著。 决定聚合物介电损耗大小的内在因素： ①分子极性大小和极性基团的密度 ② 极性基团的可动性
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□交联、取向或结晶使分子间作用力增加限制了分子的运
动， 、 tg减 少；支化减少分子间作用力， 增加， 增tg大
NORTH UNIVERSITY OF CHINA
2、 外来物的影响
增塑剂的加入使体系黏度降低，有利于取 向极化，介电损耗峰移向低温。极性增塑
剂或导电性杂质的存在会使 和 tg 都增
□分子链活动能力对偶极子取向有重要影响，例如在玻璃 态下，链段运动被冻结，结构单元上极性基团的取向受链 段牵制，取向能力低；而在高弹态时，链段活动能力大， 极性基团取向时受链段牵制较小，因此同一聚合物高弹态 下的介电系数和介电损耗要比玻璃态下大。如聚氯乙烯的 介电常数在玻璃态时为3.5，到高弹态增加到约15，聚酰胺 的介电常数玻璃态为4.0，到高弹态增加到近50。
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导电性聚乙炔的出现不仅打破了高分子仅为绝 缘体的传统观念，而且为低维固体电子学和分子电 子学的建立打下基础，而具有重要的科学意义。上 述三位科学家因此分享2000年诺贝尔化学奖。
聚合物材料的电学性能研究及其应用
聚合物材料的电学性能研究及其应用聚合物材料在电子技术领域已经占据了重要的位置，其电学性能的研究成为了一个热门的话题。
本文将从聚合物材料的电学性能、研究方法、应用等几个方面进行探讨。
一、聚合物材料的电学性能聚合物材料的电学性能是指它在电场作用下的响应能力，主要包括电导率、介电常数、介质损耗、热释电效应等。
电导率是聚合物材料传导电子的能力。
通常情况下，聚合物材料的电导率很低，但通过掺杂、复合等方式可以提高其电导率，使其成为电器材料的一种良好选择。
介电常数是聚合物材料对电场的响应能力，其值越大代表其对电场的响应能力越强。
一般来说，聚合物材料的介电常数大，介质相对稳定，抗电击穿性能强。
介质损耗是指在电场作用下，介质材料的能量耗散程度。
聚合物材料的介质损耗小，因此在高频电路、电磁辐射屏蔽等方面具有优良的性能表现。
热释电效应是指在聚合物材料受到光、热、电等刺激后，可以释放出电荷。
这一特性使得聚合物材料在太阳能电池、传感器等方面有着广泛的应用。
二、聚合物材料电学性能研究方法要研究聚合物材料的电学性能，需要一个完整的实验方法来评估其性能。
在实验中，需要测量聚合物材料的电导率、介电常数、介质损耗等参数，同时还需要探究其热释电效应等特性。
电导率的测量可以通过传统的四接法测量或者交流阻抗谱测量来实现。
介电常数的测量可以使用介电谱或者扫描电子显微镜等技术来实现。
介质损耗的测量可以采用共振技术和非共振技术等方法。
热释电效应的研究则需要使用一些特殊的仪器和设备，如卢米谱仪、光电导测量系统、飞秒光谱仪等。
总体来说，聚合物材料的电学性能研究需要全面考虑其物理和化学特性，采用多种测量和分析方法的综合运用。
三、聚合物材料电学性能在实际应用中的表现聚合物材料由于其良好的电学性能，广泛地应用于电子、信息技术、光学和力学市场。
在信息技术领域，聚合物材料被用于制造电子元器件、光电开关等；在激光波导器和光纤通信市场，聚合物可以承受高温，高速操作上也很好。
聚合物材料的功能化与性能研究
聚合物材料的功能化与性能研究聚合物材料是现代材料科学领域中的热门研究方向。
它的应用范围十分广泛，从生活用品、电子产品到医疗器械、建筑材料等等，都有着不可替代的作用。
要想使聚合物材料具有更多的应用场景，就需要对其进行功能化与性能的研究。
本文将介绍聚合物材料的功能化与性能研究方向及其应用。
一、功能化研究方向1. 官能团改性官能团改性是指在聚合物材料中引入具有特定化学性质的官能团，使其获得多种功能，例如光学、电学、磁学等方面的特性。
其中较为常见的官能团有亚胺、酰亚胺、共轭体系等。
这种功能化方法可以通过单体的设计与合成，也可以通过化学修饰的方式进行。
2. 聚合物基复合材料聚合物基复合材料是指将不同材料与聚合物基材料进行复合，使其在实际应用中获得更好的力学性能、耐磨性能等。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、陶瓷基复合材料、金属基复合材料等。
聚合物基复合材料的优点在于具有高比强度、高比刚度、轻量化等特点。
3. 功能表面修饰功能表面修饰是指在表面施加一层特殊的化学物质或处理方式，使其表面获得特殊的性质。
例如，提高聚合物的黏附性、增强其耐腐蚀性等。
功能表面修饰的方法有化学修饰、物理修饰等。
二、性能研究方向1. 力学性能研究力学性能是聚合物材料在实际使用中最为关键的性能指标。
强度、韧性、硬度是力学性能的主要指标。
通过控制材料的配方和制备条件等方式，可以改变材料的力学性能，提高其机械强度、耐磨性、抗冲击性等。
2. 光学性能研究光学性能的研究是指研究聚合物材料在光学方面的性能表现。
例如，透射率、折射率、散射等。
在这些性能的基础上，可以制备具有特定光学性能的聚合物材料，如具有高透明度和高折射率的聚碳酸酯。
3. 电学性能研究电学性能研究主要是针对聚合物材料的电导率、介电常数、电容等电学特性进行研究。
可以通过材料的改性、添加导电填料等方式改善电学性能，并在半导体材料、电池电极等领域得到应用。
三、聚合物材料的应用1. 日用品聚合物材料广泛应用于家居生活用品中，如塑料杯、塑料碗、塑料筷子等。
导电聚合物材料的合成及电学性能研究
导电聚合物材料的合成及电学性能研究导电聚合物材料是一类具有导电性能的聚合物材料，具有良好的导电性能和化学稳定性，使其在电子器件、传感器和能源领域有着重要的应用。
本文将对导电聚合物材料的合成方法及其电学性能的研究进行探讨。
一、导电聚合物材料的合成方法导电聚合物材料的合成方法多种多样，其中最常见的是化学还原法和电化学聚合法。
化学还原法是将聚合物前体与还原剂反应，通过氧化还原反应来实现导电聚合物的合成。
电化学聚合法则是利用电极电化学反应来催化聚合物的合成。
化学还原法中，最经典的合成方法是通过溶液法，将聚合物前体与还原剂混合溶解，并加热进行反应。
此外，还有界面反应和微乳液法等方法。
这些方法宽容性较好，适用于不同体系的材料合成。
电化学聚合法是以电化学反应为基础的一种合成方法。
通过在电解质溶液中设置电极，施加电场来使溶液中的单体或聚合物前体发生氧化还原反应，并在电极表面聚合形成导电聚合物。
电化学聚合法在导电聚合物的合成中具有高度可控性，能够实现纳米级尺寸的导电聚合物合成。
二、导电聚合物材料的电学性能研究导电聚合物材料的电学性能与其导电机理密切相关。
传统的导电聚合物材料，如聚苯胺和聚噻吩，其导电机理主要是通过氧化还原反应来调控电子的输运和传导。
导电聚合物材料可以通过调整聚合物结构和掺杂不同的物质来改变其导电性能。
在导电聚合物材料的电学性能研究中，常常关注的参数包括电导率、载流子迁移率和能带结构等。
其中，电导率是衡量导电聚合物材料导电性能的重要参数。
通过掺杂物的引入和结构改性等方法，可以有效提高导电聚合物的电导率。
载流子迁移率则与导电聚合物材料中导电载流子的输运相关。
通过优化聚合物结构和掺杂材料的选择，可以提高导电聚合物材料的载流子迁移率。
能带结构则是揭示导电聚合物材料导电机理的重要依据。
通过研究能带结构，可以深入理解导电聚合物材料的导电行为。
导电聚合物材料的电学性能研究不仅仅局限于这些参数的分析，还包括对导电聚合物材料在电子器件中的应用研究。
聚合物电性能
7.4 聚合物的电学性质一提起高聚物的电学性质，人们马上会想起高聚物是一种优良的电绝缘体，广泛用作电线包皮。
这的确是高聚物优良的电学性质的一个重要方面，即高的电阻率、很高的耐高频性、高的击穿强度，所以是一种理想的电绝缘材料。
其实有的高聚物还具有大的介电常数和很小的介电损耗，从而可以用作薄膜电容器的电介质。
还有其他具有特殊电功能的高聚物相继出现，比如高聚物驻极体、压电体、热电体、光导体、半导体、导体、超导体等。
研究高聚物的电学性质，除了生产上的实用价值外，它还有重要的物理意义，因为高聚物的电学性质往往最灵敏地反映高分子内部结构和分子运动之间的关系。
电学性质能在比力学性质更宽的频率范围内测定，测定精确性和灵敏性都高，因而成为研究高分子结构和分子运动的有力手段。
7.4.1 聚合物的介电性介电性是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质。
通常用介电常数和介电损耗来表示。
根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ，可以把高聚物按极性的大小分成四类：非极性（μ＝0）：聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等弱极性（μ≤0.5）：聚苯乙烯、天然橡胶等极性（μ＞0.5）：聚氯乙烯、尼龙、有机玻璃等强极性（μ＞0.7）：聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈、酚醛树脂、氨基塑料等聚合物在电场下会发生以下几种极化：（1）电子极化，（2）原子极化，（3）偶极极化。
聚合物的极化程度用介电常数ε表示。
它定义为介质电容器的电容比真空电容器增加的倍数式中：V为直流电压；Q0、Q分别为真空电容器和介质电容器的两极板上产生的电荷；Q’为由于介质极化而在极板上感应的电荷。
介电常数的大小决定于感应电荷Q’的大小，所以它反映介质贮存电能的能力。
非极性分子只有电子和原子极化，ε较小；极性分子除有上述两种极化外，还有偶极极化，ε较大。
此外还有以下因素影响ε：（1）极性基团在分子链上的位置。
在主链上的极性基团活动性小，影响小；在柔性侧基上的极性基团活动性大，影响大。
聚合现象对物理和化学系统性质的影响
聚合现象对物理和化学系统性质的影响聚合现象是自然界中普遍存在的一种现象，指的是分子、原子、离子之间因化学键或其它作用力而相互结合形成宏观上较大的分子、原子、离子或化合物。
这些大分子或化合物作为一种整体，对物理和化学系统性质起到重要的调控和影响作用，既有正向的作用，也有负向的作用。
1. 聚合现象对电学系统性质的影响聚合现象特别能影响电学系统的性质，如电导率、介电常数、极化等。
典型的例子是高分子聚合物，其分子间键合比较松弛，导致了其氧化还原（简称“O-R”）反应的电子传递速率较慢。
然而，加入一定的电解质可以缓解这种限制。
翻转的例子是聚合物中的高电荷密度阴离子，会产生电子互相吸引而向聚合物分子内聚的作用，从而加强聚合物的电化学性能。
另一个例子是聚合现象对固体电解质性质的影响，例如聚合物电解质。
在摩尔比为1:10反转的情况下，相比较单体电解质，聚合物电解质能带来更高的电导率、较高的阔度范围和更好的稳定性。
从宏观角度看，聚合物电解质中的分子被紧密连接，这也有助于提高整体性能。
2. 聚合现象对机械性能的影响在现代工程中，聚合物材料常用于制作薄膜、管道、管材、纤维等，这些材料的机械性能与聚合现象有密切关系。
这些材料的机械性能随着材料中聚合物分子量增加而增强。
这是因为，聚合现象导致了分子链间或分子群间的相互作用力加强，从而改变了材料的质量。
尽管聚合物材料可以具有连续弹性和柔软性，但由于聚合物链之间的相互作用力导致聚合物链的强化，因此聚合物材料也可以具有高强度、高硬度等特点。
3. 聚合现象对光学性能的影响聚合现象对光学性能的影响也十分显著。
比如，聚合物盐与光线的反射系数在于聚合物盐中的碳-氮键，该键可导致电荷在两个不同的子分子之间移动而发生缝隙。
这种缝隙改变了反射光的湾曲度，从而大大影响了电子射线自由基簇的大小和程度。
4. 聚合现象对生化系统性质的影响聚合现象还能影响生物体内的代谢过程和细胞生命活动，如血液凝固、细胞分裂等。
聚合物的电学、热学和光学性能—光学性能(高分子物理课件)
❖ 光的吸收和透过 ❖ 光的反射和折射 ❖ 材料的颜色
1
10.3.1 光的吸收和透过
一束光强为Io的平行单色光照射均匀材料时，一部分被材料表面所反射，剩余部分进入材 料内部，其中一部分被材料吸收，另一部分透过材料。入射光的原始光强为：
Io=IR+IA+IT R为反射率，A为吸光率，T为透光率。 各种材料在光学性能上的差异主要是其对光的反射、吸收和透过程度上的差异。 材料对光的吸收源于电磁波作用于材料中的原子时产生的电子极化和电子跃迁。
•电子极化，即造成电子云和Байду номын сангаас子核重心发生相对位移。结果是光通过 介质时一部分能量被吸收，同时光波速度被减小 •电子跃迁把光能消耗在电子的激发上。当光的能量大于电子能隙时， 处于低能级的电子可吸收光能激发到高能级。hv＞ Eg
• 金属材料
金属导带中已填充的能级上方有许多空的电子能态，因此频率分布范围 很宽的各种入射辐射都可激发电子到能量较高的未填充态，从而被吸收。所 以金属超过100nm就不透明。
可见光波长：380-780nm，能量：3.26eV-1.59eV
一般的窗玻璃在紫外光区（320 nm以下）有较强的吸收。 石英和蓝宝石可较好的透过紫外线，故可用作涉及紫外线波段的材料 ，如紫外光谱测量：石英比色皿。 Si在红外波段有大约50%的透过率，故可用作红外光谱测量的样品基 片。
4
许多材料本来是透明的电介质，也可以制成半透明或不透明的。其基本原理是设法 使光线在材料内部发生多次反射（包括漫反射）和折射，致使透射光线变得十分弥 散，当散射作用非常强烈，以致几乎没有光线透过时，材料看起来就 不透明了。
• 半导体和其它非金属材料
-------对光的吸收取决于能隙Eg ➢ 当材料的能隙Eg＞3.26eV，将不能通过电子跃迁吸收可见光，如果材料均 匀无杂质，则是无色透明的。 ➢当材料的能隙Eg＜1.59eV，则所有可见光都可被吸收，导致材料不透明。 ➢当材料的能隙1.59eV ＜ Eg ＜ 3.26eV时，部分光波被吸收，材料呈现不同 的颜色。
有机化学中的聚合物的性能与性能测试
有机化学中的聚合物的性能与性能测试聚合物是由许多重复单元组成的高分子化合物，它们在有机化学领域扮演着重要的角色。
聚合物的性能对于其应用领域具有决定性的影响。
因此，准确评估聚合物的性能并进行性能测试对于研究和应用有机化学至关重要。
聚合物的性能包括力学性能、热性能、电学性能等多个方面。
力学性能是指聚合物的强度、硬度和柔韧性等特性。
热性能则关注聚合物在高温和低温下的稳定性和可用温度范围。
电学性能涉及到聚合物的导电性、介电性和电子输运性能等。
下面将分别介绍聚合物在这些性能方面的测试方法。
一、力学性能测试1. 抗拉强度和伸长率测试力学性能中最基本的指标是聚合物的抗拉强度和伸长率。
这些指标可以通过拉伸试验来测量。
拉伸试验使用一个拉伸机，将聚合物样品拉伸，测量拉伸前后的变形，从而计算出抗拉强度和伸长率。
2. 硬度测试硬度是聚合物抵抗局部永久形变的能力。
常用的硬度测试方法包括洛氏硬度测试和巴氏硬度测试。
这些测试方法通过测量在一定加载下产生的印痕大小来评估聚合物的硬度。
3. 冲击强度测试聚合物的冲击强度是评估其耐冲击性能的指标。
冲击强度测试常用的方法有Charpy冲击试验和Izod冲击试验。
这些试验使用标准冲击试验机，将标准形状的试样进行冲击，测量所产生的断裂面积来评估聚合物的冲击强度。
二、热性能测试1. 热分解温度测试热分解温度是指聚合物在高温下开始分解的温度。
热分解温度测试可以使用热重分析仪进行。
该仪器通过加热聚合物样品，并同时测量其质量的变化，从而确定热分解温度。
2. 玻璃化转变温度测试玻璃化转变温度是指聚合物在温度下从玻璃态转变为橡胶态的温度。
玻璃化转变温度测试可以使用差示扫描量热仪进行。
该仪器通过测量样品在加热和冷却过程中的热流量差异，从而确定玻璃化转变温度。
三、电学性能测试1. 电导率测试电导率是衡量聚合物导电性能的指标。
电导率测试可以使用四探针电阻率计进行。
该仪器利用四根探针对聚合物样品施加电流，测量电压差来计算电导率。
第10章聚合物的电性能讲解
为了表征介电损耗，研究在交变电场中介质电容器的能 量损耗情况。
首先考虑真空电容器，电容量为 C0 ，若在其极板上加一 个频率为ω、幅值为 V0 的交变电压，则通过真空电容器 的电流为：
dV I i t C 0 iC 0V * C 0V0 dt
* *
i t 2 e
一般认为偶极矩在0～0.5D（德拜）范围内属非极性的， 偶极矩在0.5D以上属极性的。 聚乙烯分子中C－H键的偶极矩为0.4D，但由于分子对 称，键矩矢量和为零，故聚乙烯为非极性的。 聚四氟乙烯中虽然C－F键偶极矩较大（1.83D），但C－ F对称分布，键矩矢量和也为零，整个分子也是非极性的。 聚氯乙烯中C－Cl（2.05D）和C－H键矩不同，不能相 互抵消，故分子是极性的。 非极性聚合物具有低介电系数（ε约为2）和低介电损 耗（小于 104 ）； 极性聚合物具有较高的介电常数和介电损耗。
15 13
极性电介质在交变电场中极化时，如果电场的交变频率 很低，偶极子转向能跟得上电场的变化，如图9-3（a）， 介电损耗就很小。 当交变电场频率提高，偶极子转向与电场的变化有时间 差（图9-3（b）），落后于电场的变化。
图9-3 偶极子取向随电场变化图 （a）电场交变频率低，偶极子转向与电场同步变化 （b）电场交变频率提高，偶极子转向滞后于电场变化
数的虚数部分，称为损耗因子。
* dV I * (it ) *C0 ( ' i '' )iC0V * dt
(i 'C0 ''C0 )V * I R iI C
由上式可见，通过介质电容器的电流 I 分为两部分：
* I C V 虚数部分 C 与交变电压的相位差为90°， 0
聚合物材料的结构和性能研究
聚合物材料的结构和性能研究聚合物材料是指由单体经过聚合反应形成的高分子化合物，具有许多种类和广泛的应用领域。
随着科学技术的不断发展，对聚合物材料的性能和结构研究越来越深入，对于提高材料的性能和开发新材料具有重要意义。
一、聚合物的结构聚合物的结构对于材料的性能有着决定性的影响。
从宏观上来看，聚合物材料一般是由线性、支化、交联和网状四种结构组成。
其中，线性结构是指聚合物链呈直线状排列；支化结构是指聚合物链呈分支状排列；交联结构是指聚合物链之间通过交联作用连接在一起；网状结构是指聚合物链互相连接形成一个三维网状结构。
从微观结构来看，聚合物的化学结构和形态也会对材料的性能产生影响。
例如，在聚合物链的化学结构方面，聚合物可以分为有机聚合物和无机聚合物两大类。
在形态方面，可以分为均聚物和共聚物。
其中，均聚物是指由同一种单体聚合而成的聚合物，而共聚物则是由两种或两种以上不同的单体聚合而成的聚合物。
二、聚合物的性能聚合物材料的性能包括力学性质、热学性质、光学性质、电学性质、气体渗透性和水合性等方面。
其中，力学性质是指聚合物材料对力的响应能力和承受力的极限能力。
对于高分子材料而言，力学性质是其中最为重要的性质之一。
在热学性质方面，聚合物材料的热稳定性能和耐热性能对于材料的应用也具有重要的意义。
在光学性质方面，聚合物材料主要表现为透明或半透明和不同颜色的吸光特性。
在电学性质方面，聚合物材料常常用来制作电池、电容器、传感器等电子器件。
气体渗透性是聚合物材料在化学工业、环保等方面被广泛应用的领域之一，而水合性也对于有机高分子材料的制备具有重要的影响。
三、聚合物材料的研究方向随着社会科技的发展，聚合物材料的研究方向也发生了明显的变化。
目前，聚合物材料的研究重点已经从传统的结构与性能关系研究转向功能化、加工性能改善和绿色可持续发展方向。
在功能化方面，科学家们正在努力研制具有特定功能的聚合物材料，例如具有生物相容性、耐磨性、阻燃性、自修复性等特点的聚合物材料。
聚合物材料的结构与性能分析
聚合物材料的结构与性能分析第一章：引言聚合物材料是一类重要的工程材料，其广泛应用于化工、电子、医药等领域。
聚合物材料的性能很大程度上取决于其结构，因此对聚合物材料的结构与性能进行分析至关重要。
本文将从聚合物材料的分子结构、晶体结构以及热力学性质等方面进行分析。
第二章：聚合物材料的分子结构分析聚合物材料的分子结构主要由聚合物链的构型和分子间键的排布方式决定。
聚合物链可以以直链、支链、环状等形式存在，而分子间键的排布方式可以是规则的也可以是不规则的。
这些结构特征对聚合物材料的物理性质和加工性能具有重要影响。
第三章：聚合物材料的晶体结构分析聚合物材料可能具有结晶性，在结晶态下其分子排列有序，形成晶体结构。
晶体结构的分析可以通过X射线衍射、扫描电子显微镜等技术进行。
晶体结构的特征包括结晶度、结晶形态、结晶尺寸等，这些特征对聚合物材料的力学性能和耐热性能有着显著影响。
第四章：聚合物材料的热力学性质分析聚合物材料的热力学性质是指在一定温度范围内，聚合物材料的热稳定性、热膨胀性、热导率等性质。
热稳定性是指聚合物材料在高温下的稳定性能，热膨胀性是指材料由于温度变化而引起的尺寸变化，热导率是指材料传导热量的能力。
这些热力学性质的分析有助于评估聚合物材料在高温条件下的性能表现。
第五章：聚合物材料的力学性能分析聚合物材料的力学性能是指材料在外力作用下的强度、刚度和延展性等性质。
力学性能可以通过拉伸、弯曲、压缩等实验来测量，其中拉伸强度和断裂伸长率是常用的指标。
力学性能的分析有助于评估聚合物材料在实际工程中的可靠性和耐久性。
第六章：聚合物材料的电学性能分析聚合物材料在电子领域有着重要应用，其电学性能的分析对于电子元件的设计和优化至关重要。
电学性能包括导电性、介电性和电阻率等指标。
导电性可以通过测量材料的电导率来评估，介电性可以通过测量材料的介电常数和介质损耗因子来评估，而电阻率是指材料单位体积内的电阻值。
第七章：聚合物材料的化学稳定性分析聚合物材料常常需要在恶劣的环境条件下工作，因此其化学稳定性是必须考虑的一个因素。
聚合物材料的电化学性能
聚合物材料的电化学性能聚合物材料的电化学性能是指其在电化学系统中的行为以及与电子和离子的相互作用。
随着聚合物材料在能源存储和转换、传感器、生物医学和电子器件等领域的广泛应用，对其电化学性能的研究变得越来越重要。
首先，聚合物材料的电导性是其电化学性能的关键指标之一。
电导性取决于聚合物分子内的共轭结构以及材料中的离子运动能力。
共轭结构是指芳香性或共轭键的存在，能够形成电子能级的相互重叠，从而实现电子的长距离传导。
因此，多数具有良好电导性的聚合物材料都具有共轭结构，如聚噻吩、聚苯胺和聚咔唑等。
其次，聚合物材料的电化学稳定性也是考察电化学性能的重要因素之一。
在电化学过程中，聚合物材料需要承受电位变化和化学反应的影响，因此其化学结构和物理性质需要具备一定的稳定性。
一些聚合物材料在高电位或低电位下可能会发生氧化或还原反应，导致材料的破坏。
因此，为了提高聚合物材料的电化学稳定性，研究人员通常通过合成控制、材料界面的修饰以及添加稳定剂等方法来实现。
此外，聚合物材料的离子传输性能也是影响其电化学性能的重要因素之一。
在能源领域的应用中，聚合物材料通常被用作电解质或电极材料，因此其内部需要具备良好的离子传输通道，以确保充电和放电反应的顺利进行。
为了提高聚合物材料的离子传输性能，研究人员通常采用导电添加剂、离子液体等方法来提高材料的电导率，以及通过适当控制孔隙结构和表面改性来提高离子扩散速率。
此外，聚合物材料的电化学性能还与其溶液阻抗、表面活性以及电化学反应的动力学等参数密切相关。
溶液阻抗是指在电化学系统中，聚合物材料与电解质溶液之间的阻抗大小，直接影响材料的电荷传递速率。
表面活性是指聚合物材料表面的化学性质，如亲水性、疏水性等，对材料在电化学界面上的行为以及与电解质溶液之间的相互作用有着重要影响。
动力学参数则与电化学反应的速率有关，包括反应的起始电位、电化学反应的速率常数等。
综上所述，聚合物材料的电化学性能涉及多个方面的研究内容，包括电导性、电化学稳定性、离子传输性能、溶液阻抗、表面活性以及电化学反应的动力学等。
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影响聚合物介电性能的因素
高聚物的分子结构
交变电场的频率
影响高聚物介电性的因素 温度 湿度 增塑剂
• 1. 结构因素是决定高聚物介电性的内在原因，包括是高聚物 分子极性大小和极性基团的密度，以及极性基团的可动性。 a. 分子极性 • 根据单体单元偶极矩的大小，可将高聚物大致归为四类
• 单体单元偶极矩增加，高分子极性增加，介电系数和介电损 耗增加。
• 高聚物的压电极化与热电极化力场可以是应变恒定或应力 恒定的，由此导致的电极化（P）改变可分别用压电系数 d和e表示
• 式中，d是压电应变系数，e是压电应力系数，A是电极面 积，P为电极化强度，X代表外应力，S代表应变，E是电 场强度，T是温度 • 由温度改变导致的焦电性可由焦电系数p表示
• 高聚物的压电极化与热电极化
位置发生了变化。极化所需时间约为10-13s，并伴有微量能量损耗；适用
对象：所有高聚物
电子极化和原子极化是由于分子中正负电荷中心发生位移或分子变形引起
的，所以统称为变形极化或诱导极化，其极化率不随温度变化而变化。
iii. 取向极化（又称偶极极化）: 是指在外电场的作用下，极性分子沿电 场方向排列而发生取向。 由于极性分子沿外电场方向的转动需要克服本身的惯性和旋转阻力， 所以极化所需时间长，而且由于高分子运动单元可从小的侧基到整个大分 子链，所以完成取向极化所需的时间范围很宽，一般为10-9s，发生在低频 区域，适用对象：极性高聚物
第 7 章
聚合物的电学性能
第一节：聚合物的介电极化和介电松弛行为
第二节：聚合物的压电极化与焦电极化
莫芳
电学性质： 在外加电压或电场作用下的行为及其所表现出来的
各种物理现象，包括在交变电场中的介电性质、在
弱电场中的导电性质、在强电场中的击穿现象以及 发生在高聚物表面的静电现象。
高聚物的电学性质反映了材料内部结构的变化和分子运动状况，作为
对非极性高聚物：在交变电场中，所含的杂质产生的漏导流，
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 损耗的大小取决于偶极极化的松弛特性。
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。
力学性质测量的补充，已成为研究高聚物的结构和分子运动的一种有 力的手段。
7.1.1 高聚物的介电极化及介电常数
高聚物在外电场作用下，由于分子极化将引起电能的贮存和损耗，这
种性能称为高聚物的介电性。
高分子内原子间形成共价键的成键电子对的电子云偏离两成键原子的 中间位置的程度，决定了键是极性的还是非极性的以及极性的强弱。 高聚物材料在外电场的作用下其内部分子和原子的电荷分布发生变化，
b. 极性基团的密度 • 一般说来，主链上的极性基团活动性小，对介电系数影 响较小；侧基上的极性基团，特别是柔性的极性侧基的 活动性较大，对介电系数的影响较大。极性基团密度越 大，则介电损耗越大。 从整个分子链的活动性考虑，橡胶态与黏流态的极性高 聚物的介电系数要比玻璃态的大。 交联降低极性基团的活动性而使介电系数和介电损耗减 小，例如酚醛树脂。支化使分子间的相互作用减弱，增 加分子链的活动性，使介电系数提高。
• 压电性是可逆的。 • 正压电效应（顺压电效应）是当沿着一定方向对某些电介 质施力而使它变形时，内部产生极化现象，同时在它的一 定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状 态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。 • 逆压电效应（电致伸缩效应）是在电介质的极化方向施加 电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压 力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现 象
• 压电性是材料机械能与电能的相互转换
• • •
压电性主要来源于光学活性物质的内应变、极化固体的自发极化以及嵌入电 荷与薄膜不均匀性的耦合 1880 Curie在石英晶体中首次发现压电性；1968 Kawai在聚偏氟乙烯中观察 到压电现象 具有光学活性的高分子，如构成肌肉、骨骼等生物组织的聚肽、纤维素等， 显示较高的压电性（经单轴拉伸就会呈现出压电性） 极性晶体聚合物（如β-晶聚偏氟乙烯（PVDF））也具有压电性和焦电性。 研究表明，偏氟乙烯与其他含氟单体（如三氟乙烯、四氟乙烯等）组成的嵌 段共聚物，甚至与聚甲基丙烯酸甲酯的共混物也具有压电性和焦电性
移矢量滞后于施加电场的相位差
令 ' = '' =
D
1
E0 D
2
（实测的介电常数，代表体系的储电能力）
E0
（损耗因子，代表体系的耗能部分） （介电损耗）
tan = ''/ '
介电损耗——电介质在交变电场中极化时，伴随着消耗一部分 电能，使介质本身发热，这种现象就是介电损耗。 △介电损耗的原因：
15 1.5 9 3 0
20 10 ε ′ 15 9 3 0 0.5 1.0 ε ″
15
20 5
0 20 40 60 T(℃) 80 100
0 20 40 60 T(℃) 80 100
增塑剂加入量对PVC介电性能的影响
（Tg）
LDPE 低密度聚乙烯
• 三种松弛的温度大致相同； • 由于介电松弛测定用频率高，同种聚合物中， 同一峰出现在不同温度；且由于温度升高使 分子运动加快，力学损耗的峰出现在较高 温度； • 峰与非晶区中侧基或链端的运动相关，因 此不同聚合物的同种松弛出现在同一温度； • 介电松弛中的 峰反映非晶区的偶极取向， 在LDPE 中非晶区含量多，因此峰最突出；
31.7% 63% 97% 0.342 0.358 0.448 0.111 0.113 0.136
湿度↑，介 电常数与介 电损耗↑
5. 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
HDPE 高密度聚乙烯
LPE 线性聚乙烯
LDPE 低密度聚乙烯 HDPE 高密度聚乙烯 LPE 线性聚乙烯
• 由于 LPE 的结晶度很高，因此没有明显的 β 峰。
不同结晶度聚乙烯的力学松弛与介电松弛
• 7.2 高聚物的压电极化与热电极化 在力场作用下和在温度场下，材料产生电荷，发生极化 的现象称为压电性和焦电性 • 压电效应是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形， 其内部将产生极化现象而使其表面出现电荷集聚的现象。 除去外力，材料又重新恢复到不带电状态
c. 极性基团的可动性 •
d. 交联和支化 •
7.1
• 2.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。
•
ε ′ ε ′(T1) ε ′(T1) ε ′(T1) ε ″(T1) ε ″(T1) ε ″(T1)
外电场强度越大，偶极子的取向度越大；温度越高，分子热运动对偶
极子的取向干扰越大，取向度越小；
+ + + + – – – –
+
+
–
–
无电场
强电场
iv. 界面极化: 是一种产生于非均相介质界面的极化，由于在外电场作用 下，电介质中的电子或离子在界面处堆积的结果。 极化所需时间较长（几分之一秒到几分钟，甚至更长）。 非均质聚合物材料，如共混聚合物、填充聚合物等能产生界面极化； 均质聚合物也因含有杂质或缺陷以及晶区与非晶区共存而产生界面极化。
高聚物压电 材料柔软， 可做极薄的 元件
Chapter10 聚合物的电性能
ε ″
T1＜T2＜T3
ω
3.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 9 1 2.40 电 2 值。 介 7 ε ′ 常 数
ε ′ 2.35 2.30 2.10 2.05 2.00 0 20 40 60 80 100 温度（℃） 50 60 70 80 90 100 温度（℃） ～ ～ 4 3 60Hz 5
～ ～
3 60Hz
1000Hz 1000Hz 2 1 ε ″
非极性高聚物的介电常数与温度的关系
1-PP；2-HDPE；3-LDPE；4-PTFE
PVAC的介电性能与温度的关系
4.湿度对高聚物介电性的影响
介 电 性 介电常数 （50Hz） 介电损耗 （50Hz）
相对湿度 酚醛树脂 聚氯乙烯（电缆料）
31.7% 63% 97% 9.71 10.4 15.8 7.40 7.50 8.00
ω是外电场角频率
电位移矢量：D = D0 cos(t - ) = D1 cost + D2 sint
其中： D1 = D0 cos D2 = D0 sin (电位移矢量跟上施加电场的部分) (电位移矢量滞后于施加电场的部分)
: 由于高聚物介质的粘滞力作用，偶极取向跟不上外电场变化，电位
这种现象称为 —— 极化
按照极化机理的不同，可分为：电子极化，原子极化，取向极化和界 面极化。
i. 电子极化: 外电场作用下分子中各个原子或离子的价电子云向正极方 向偏移，发生了电子相对于分子骨架的位移。移动距离小，运动速度快， 时间极短（ 10-15~10-13s ），除去电场时，位移立即恢复，无能量损耗 （也称可逆性极化或弹性极化），适用对象：所有高聚物 ii. 原子极化: 分子骨架在外电场作用下发生变形。如： C O=C=O O O 在外电场中，电负性较大的氧原子微偏向正极，而电负性较小的碳原子 微偏向负极，发生了各原子核之间的相对位移，使分子的正负电荷中心
电介质的介电常数：电介质的电容器的电容与相应真空电容器的电容 之比。即：