ε1= Dcos/(ε0E0),ε2 = Dsin/(ε0E0)),由此可知当=0 时,ε·=ε,即可用实部来表示复介电 常数,此时表示无介电损耗和极化弛豫。电介质的介电常数在很大程度上取决于分子 的极性 。 一 般 情 况 下 , 分 子 极 性 越 大 , 其 介 电 常 数 和 介 电 损 耗 也 会 增大 , 介电常数 εr 是衡量介质在外电场中极化程度的宏观物理量,而分子极化率 α 则是衡量 介质在外电场中极化程度的微观物理量,因此物质的介电常数与其极性是密切相关的。

介电损耗是在外电场的作用下,由于电导和极化作用所引起的电介质的能量的损 耗。在静电场中,介电损耗 P=σE2,介电损耗会不能避免地吸收介电材料中的微波能 量,故而是介电材料所固有的,设计研究中只有降低介电损耗才能使材料的工作频率 增加,因此在规定的频度、温度和工作电压的范围内,损耗应低于固定值越多越好, 这一点在相转换器得到很好地应用,可以大大提高每分贝损耗的相转换频率,降低嵌 入损耗而高介电常数的电介质能够提高电容器存储的电荷量,但介电损耗也会相应地 增大,因此寻找高介电常数和低介电损耗的电介质成为研究的重点方向。

在外电场的作用下,电介质内的正负电荷发生分离,或者是即使正负电荷可以 逆向移动,但是只能产生微观地相对位移,而无法挣脱彼此的束缚形成电流,进而使 电介质形成宏观的偶极子的过程,称为电介质的极化。电介质的极化分为电子式极化、论文网

电子式极化、空间电荷极化、电偶极子转向极化等[14,15]。离子式极化和电子式极化又 可分为弛豫极化和位移极化。因而根据极化类型可以将电介质分为极性材料和非极性 材料两类。自发极化则是在没有电场作用的情况下,在一定的温度范围内,晶体的正 负电荷的中心不重合,从而表现出电偶极矩的现象[1,3,16]。通常将在晶胞内存在固有电 矩的晶体称为极性晶体。它具有热释电效应,即晶体内部随着外界温度的变化而发生 电极化的现象。极化强度 P 是一宏观物理量,用来描述电介质极化强度的大小。平行 板间各向同性的均匀介质,P 等于极化电荷密度,对分子而言,P 的大小与作用在分 子上的局部电场的强度 E1 有关,有如下关系:μ=αE1(其中 μ 为附加偶极矩,α 为分 子极化率),P=Nμ=NαE1(N 为单位体积电介质的分子数)。

1。2。3 影响介电性能的因素

影响材料介电性能的因素主要有以下几个方面:

1。温度:极性材料温度降低使得电子极化程度增加,介电常数升高。但温度过低, 相反地其介电常数则降低,原因是分子热运动减弱导致难以偶极。而对于非极性材料 而言,介电常数降低仅是由于温度升高时导致密度减小而引起的,其电子极化与温度 基本无关。

2。分子极性:物质的介电常数与其极性密切相关。一般情况下,分子极性越大, 极化程度越强,介电常数和介电损耗都会增大。极性分子在外电场的作用下会产生原 子和电子极化的诱导极化,以及偶极子的取向极化。偶极矩 μ=μ1+μ2(其中 μ1 为诱导 偶极矩,μ2 为取向偶极矩)。而对于非极性分子,仅会产生原子和电子极化的诱导极 化,使分子的电荷分布变形。极性基团的密度和极性越大,其介电损耗也会越大。非 极性分子由于不存在永久偶极矩,故而不能产生取向极化。但偶极子的取向极化对材 料介电性能的影响最大,故而极性分子更为敏感。

3。结构因素:分子结构的支化使分子间相互作用力减弱,导致其介电常数升高; 分子对称性越好,一般来说其介电常数越小,极性基团活动性越大,介电常数也越小; 而分子结构的结晶和交联使极性基团难以取向,其介电常数降低。由上可知,分子结 构对介电常数影响极大。

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