
【化】 ***lectric relaxation time
介电弛豫(dielectric relaxation)是电介质材料在外加交变电场作用下,极化响应滞后于电场变化的物理现象。该术语源自英语"dielectric relaxation",其中"relaxation"指系统从非平衡态恢复到平衡态的时间延迟过程。
从微观机制分析,介电弛豫主要由以下要素构成:
$$ varepsilon^*(omega) = varepsilon_infty + frac{Deltavarepsilon}{1+(iomegatau)^beta} $$
其中$tau$为弛豫时间,$beta$表征弛豫时间分布宽度(Debye, 1929年诺贝尔化学奖得主建立的基础理论)
典型应用领域包括:
温度、频率和材料成分显著影响弛豫特性。例如聚丙烯在1kHz下弛豫时间约为10^-3秒,而水分子在微波频段(2.45GHz)表现出强弛豫响应(《高分子电介质物理》第三章,科学出版社2018版)。
介电弛豫是电介质材料在外电场作用或撤去后,其极化状态从瞬时建立到达到新平衡态的过渡过程。以下从定义、机理、表现及应用等方面进行详细解释:
介电弛豫(dielectric relaxation)又称介电松弛,是电介质在外电场作用下,极化强度随时间逐渐变化并最终达到稳态的过程。其核心参数为弛豫时间,即极化从非平衡态过渡到平衡态所需的时间,与材料内部的极化机制直接相关。
德拜模型描述了单一弛豫机制的极化响应: $$ varepsilon^*(omega) = varepsilon_{infty} + frac{varepsilons - varepsilon{infty}}{1 + jomegatau} $$ 其中,$varepsilons$为静态介电常数,$varepsilon{infty}$为高频极限介电常数,$tau$为弛豫时间,$omega$为角频率。
介电弛豫揭示了电介质材料在电场作用下的动态响应特性,其研究对电子器件优化、材料科学及生物物理等领域具有重要意义。
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