
【化】 polymeric ***lectrics
high polymer; macromolecule
【化】 macromolecule; polymer
【化】 ***lectric
【医】 ***lectric
高分子电介质(英文:Polymer Dielectric)是指具有优异电绝缘性能的高分子材料。在电场作用下,这类材料内部能产生电极化现象,但几乎不传导电流。其核心特征包括:
高电阻率与低电导率
高分子电介质通常具有极高的体积电阻率(>10¹⁴ Ω·cm)和极低的电导率,能有效阻止电流通过,是理想的绝缘材料。
介电常数 (εᵣ 或 κ)
衡量材料在电场中储存电能能力的参数。计算公式为:
$$
C = kappa epsilon_0 frac{A}{d}
$$
其中 ( C ) 为电容,( epsilon_0 ) 为真空介电常数,( A ) 为电极面积,( d ) 为介质厚度。高分子材料的 ( kappa ) 值范围较广(2-10),影响电容器的电荷存储密度。
介电损耗 (tan δ)
表征材料在交变电场中能量损耗(转化为热能)的指标。低损耗(tan δ < 0.01)对高频应用至关重要,如通信电缆绝缘层需最小化信号衰减。
介电强度
材料被击穿前所能承受的最大电场强度(单位:kV/mm)。高分子电介质的高介电强度(如聚乙烯可达500 kV/mm)保障了高压设备(如变压器、输电电缆)的安全运行。
极化机制
包括电子极化(原子内电子云位移)、原子极化(原子核相对位移)、取向极化(极性分子转向)和界面极化(杂质/缺陷处电荷堆积)。极化响应速度影响材料在高频下的性能。
典型应用
参考文献来源
高分子电介质是指在外加电场作用下可产生极化的高分子材料,属于电介质的一种。以下是其核心概念及特性:
高分子电介质由高分子聚合物构成,其内部存在电子、离子、偶极子等束缚电荷。在无电场时,正负电荷重心重合,整体偶极矩为零;施加电场后,电荷重心分离,产生诱导偶极矩,这一过程称为极化。几乎所有高分子聚合物都具有电介质特性。
高分子电介质极化度通常小于无机电介质(如陶瓷、云母),但其柔韧性、加工性和轻量化更优。
主要用于绝缘材料,如电缆包覆、电子元件封装等,要求体积电阻率超过10⁹Ω·cm。其高电阻率(一般>10⁹Ω·cm)和低导电性使其成为理想的电隔离材料。
极化强度公式可表示为: $$ P = chi_e E $$ 其中$chi_e$为电极化率,$E$为电场强度。
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