高分子电介质

    高分子电介质 : 又 名高分子绝缘材料,指用来隔离带电的或有 不同电位的导体,使电流能按一定方向流动 的聚合物材料。高分子电介质绝大多数都具 有优良的绝缘性,其体积电阻率一般大于 10⁷Ω·m。根据其耐热性,通常可分为Y、A、 E、B、F、H、C七个等级,其中C级长期使 用的温度可大于180℃; 根据用途又可分为 电工绝缘材料和电子绝缘材料两大类,电工 绝缘材料主要用于电机电器的绝缘,如绝缘 漆、浸渍纤维制品、层压制品、塑料制品和 橡胶制品等,电子绝缘材料主要用于半导体 元器件和电子设备的绝缘保护,如印刷电路 板、封装材料和半导体器件绝缘膜等。
绝大部分常用的高分子材料均可用作高 分子电介质,但各有其不同的适用范围,选 择使用时,除了材料的耐热性能外,还应考 虑介电特性。
高分子电介质和无机电介质相似,都有 介电极化现象。在不外加电场的状态下,高 分子电介质内部正负电荷的重心是一致的, 总体偶极矩为零;在加有外电场时,正负电 荷的重心分离而产生偶极矩,称为介电极化 或单纯极化,极化强度是以单位体积的偶极 矩大小为尺度,偶极矩方向为方向的矢量。高 分子电介质的极化强度比无机电介质要小。 介电极化按分子的机理可分为如下四类。
(1) 电子极化 对原子或离子施加电场 时,电子云沿与电场相反的方向被拉开,对 原子核发生相对位移,从而产生偶极矩,称 为电子极化。这种位移是弹性的,整个分子 所显示的电子极化大体上等于构成分子的每 个电子的电子极化加合之和。
(2) 原子极化 分子内施加电场时,引 起构成分子的原子相对位移而产生的偶极矩 称为原子极化。由正负离子构成的离子晶体 表现出最大的原子极化。在一般情况下,原 子极化远比电子极化小得多,只有电子极化 的5%～10%。
电子极化和原子极化可统称为位移 极化。
(3) 偶极极化 对于含有永久偶极矩的 分子的物质(极性物质),不外加电场时,偶 极矩在空间所有方向上的取向均等,所以总 体的偶极矩为零。施加电场则偶极子发生转 动,沿电场方向的偶极矩数增加,因而总体 来说沿电场方向产生了偶极矩,这就称之为 偶极极化,或者取向极化。
(4) 界面极化 对于不均质的物质,也 就是介电常数和电导率各处不同的物质,施 加电场时,在不同物质的界面处蓄积电荷,表 观上产生大的介电极化称之为界面极化 (实 用材料通常都具有不均质结构)。
高分子电介质的介电极化一般由上述四 种极化组成,在实用中应加以考虑。