高分子物理定稿.ppt

***********************************************************************************************************************二、介电松弛实际体系对外电场刺激响应的滞后统称为松弛现象。三、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，可获得静电持久极化。这种具有被冻结的长寿命（相对于观察时间而言）非平衡电矩的电介质统称为驻极体。将聚合物薄膜置于两个电极中，在恒定温度（称作极化温度）下施加高压直流电场（场强为几至几十千伏/厘米）进行极化，然后在保持电场的条件下迅速降低体系温度致使极化电荷运动冻结，最后再撤离电场，则得聚合物驻极体。第159页,共181页，2024年2月25日，星期天*如果对聚合物驻极体再次施加温度场，已被冻结了的偶极解取向，电极极板上的感应电荷释放，可通过微电流计记录到退极化电流。为了便于实验结果的数学处理，聚合物驻极体的实际放电在等速升温条件下进行。放电过程记录的电流-温度谱就是热释电谱（TSC）。图10-6为PVC的热释电谱。其中，峰对应于玻璃化主转变，峰对应于局部松弛模式。四、聚合物的电击穿在强电场（105~106V/cm）中，随着电压升高，聚合物的电绝缘性能会逐渐下降。当电压升到一定数值时，形成局部电导，发生击穿。击穿时，聚合物完全失去电绝缘，材料的化学结构遭到破坏。第160页,共181页，2024年2月25日，星期天*击穿强度定义为发生击穿时电极间的平均电位梯度，即击穿电压V和样品厚度d的比值聚合物绝缘材料的击穿强度一般在107V/cm左右。击穿实验是一种破坏性实验，工业上常采用耐压实验。即在聚合物试样上加一额定实验电压，经过一定时间后仍不发生击穿的就算合格品。聚合物击穿时，样品的破坏机理可能是多种形式的，如电击穿、电机械击穿、热击穿、化学击穿、放电击穿等。第161页,共181页，2024年2月25日，星期天*聚合物绝缘体中总有载流子存在。在弱电场中，载流子从电场中获得的能量在与周围分子的碰撞中大部分消耗了。但当电场强度达到某些临界数值（对不同材料是不同的）时，载流子从外部电场所获得的能量大大超过它们与周围碰撞所损失的部分能量，将使被撞击的高分子链发生电离，产生新的载流子，如此继续，就会发生所谓的“雪崩”现象，以致电流急剧上升，聚合物发生击穿。这类击穿叫做电击穿。如果聚合物材料在低于电击穿所需的场强下发生变形，那么击穿强度主要取决于电机械压缩，即当电压升高时，材料的厚度因电应力的机械压缩作用而减小。一般把电击穿和电机械击穿统称为内部击穿。第162页,共181页，2024年2月25日，星期天*在强电场作用下，聚合物偶极取向时为克服介质黏滞阻力所损耗的能量以热的形式耗散。如果材料传导热量的速度不足以及时地将介质损耗的热能散发出去，则内部温度就逐渐升高。而随着温度的升高，电导率增加，介质损耗进一步增大，从而放出更多的热量，使温度继续升高。如此循环的结果导致聚合物的破坏称为热击穿。显然，热击穿一般都发生在散热最差、软化点低的极性聚合物中。化学击穿是聚合物绝缘体在高压下长期工作后出现的。由于高电压的作用能在聚合物表面或缺陷、小孔等处引起局部的空气碰撞电离，从而引起电导的增加直至发生击穿。放电击穿与聚合物内部的微孔或微缝有关。在微孔或微缝中的电场强度高于平均电场强度，而气体本身的击穿电场强度又很低，因而在较低的平均电场强度下，聚合物中的孔缝容易以气体火花放电的形式被击穿。第163页,共181页，2024年2月25日，星期天*聚合物材料的实际击穿，通常不只是一种机理，可能是多种机理的综合结果。聚合物击穿强度数值不仅取决于本身的结构，还随外界测试条件而变化。电极的形状和大小、升压速率、电场频率、温度和试样的厚度等都是影响击穿强度的因素。五、聚合物的静电效应任何两个固体，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。当这样两个固体互相接触或摩擦时，它们各自的表面就会发生电荷再分配，重新分离后，每一个固体都将带有比接触前过量的正（或负）的电荷，这种现象称为静电。第164页,共181页，2024年2月25日，星期天*接触起电的研究表明，两种物质接触起电与它们的功函数差有关。所谓功函数或称逸出功，就是电子克服