高分子物理-9.pptx

,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Chapter 9,Electrical Property of Polymer,1/30,10.1,聚合物介电性能,10.2,聚合物导电性能,2/30,10.1,聚合物介电性能,极化 外场,(,包含电、力、温度等,),介电性,在外电场作用下，因为分子极化将引发电能贮存和损耗,压电性和焦电性,在力场或者温度改变时产生电荷、显示极化现象,3/30,10.1.1,介电极化,极化包含电子极化、原子极化、取向极化、界面极化等,电子极化是外电场作用下分子中各个原子或离子价电子云相对原子核位移。约,10,-13,10,-15,s,-1,原子极化是分子骨架在外电场作用下发生变形。约,10,-13,s,-1,统称变形极化或诱导极化,4/30,取向极化又称偶极极化，是含有永久偶极矩极性分子沿外场方向排列现象。约,10,-9,s,-1,界面极化是在外电场作用下、电介质中电子或离子在界面处堆积现象。时间较长，从几分之一秒至几分钟，其至更长。,5/30,电容器电容,聚合物介电系数,在,1.88.4,，多为,24,6/30,分子极化率,（分子极化特征微观物理量）,非极性分子,极性分子,7/30,10.1.2,介电松弛,电位移矢量,8/30,取真空相对介电系数为,1,非极性聚合物介电系数在,2,左右 损耗角正切小于,110,-4,极性聚合物损耗角正切在,110,-1,510,-3,之间,9/30,10/30,11/30,12/30,13/30,14/30,15/30,10.1.3,聚合物驻极体及热释电,将电介质置于高压电场中极化，随即冻结极化电荷取得静电持久极化，这种含有被冻结长寿命,(,相对于观察时间而言,),非平衡电矩电介质称为驻极体。,热释电谱（,TSC,）：放电过程统计电流,温度谱。,16/30,17/30,10.1.4,聚合物电击穿,聚合物绝缘材料击穿强度普通约,10,7,v,cm,。,击穿破坏机理可能各种形式。比如电击穿、热击穿、放电击穿等。,18/30,聚合物击穿强度数值不但取决于本身结构，还随外界测试条件而改变。,电极形状和大小、升压速率、电场频率、温度和试样厚度等都是影响击穿强度原因。,19/30,10.1.5,聚合物静电现象,功函数（电子伏特）或称逸出功是电子克服原子核吸引作用从物质表面逸出所需最小能量。,接触电位差与功函数差成正比。,功函数高物质带负电，功函数低物质带正电。,20/30,金属与聚合物摩擦起电，所带电荷正负基本上由它们功函数大小决定。,聚合物与聚合物摩擦时，普通介电系数大聚合物带正电，介电系数小带负电。,抗静电剂为表面活性剂，其一端带有亲水基团，另一端带有疏水基团。,21/30,22/30,10.2,聚合物导电性能,10.2.1,聚合物电导率,电阻,电导,23/30,体积电阻率和表面电阻率,24/30,材料导电性与载流子所带电荷量,q,、迁移速率,v,以及载流子密度,N,相关。,v,与电场强度,E,成正比，百分比系数为迁移率,。,宏观物理量电导率,25/30,10.2.2,导电聚合物结构与导电性,电子云在分子内和分子间有一定程度交叠,导电聚合物,路径,将小分子合成为一维或二维大共轭体系聚合物；,使共轭平面分子内,电子云在分子间交叠。,26/30,含有共轭双键聚合物,聚乙炔和聚苯乙炔,聚硫化氮（,SN,）,n,27/30,电荷转移型聚合物,聚合物电荷转移复合物：聚合物给体和小分子受体,电子云,（如四氰基对二亚甲基苯醌）,离子自由基盐（如正离子型聚合物与,TCNQ,类受体分子，聚,2,乙烯基吡啶碘）,28/30,掺杂,Y,很小，普通小于,0.1,部分电荷转移正是提升掺杂共轭聚合物电导性主要原因,29/30,10.2.3,导电性复合材料,30/30,