巖石介電常數(shù)測(cè)試儀巖石介電常數(shù)測(cè)試儀
工程材料:離子晶體的損耗,離子晶體的介質(zhì)損耗與其結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。
緊密結(jié)構(gòu)的晶體離子都排列很有規(guī)則,鍵強(qiáng)度比較大,如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等,在外電場(chǎng)作用下很難發(fā)生離子松弛極化,只有電子式和離子式的位移極化,所以無(wú)極化損耗,僅有的一點(diǎn)損耗是由漏導(dǎo)引起的(包括本質(zhì)電導(dǎo)和少量雜質(zhì)引起的雜質(zhì)電導(dǎo))。這類晶體的介質(zhì)損耗功率與頻率無(wú)關(guān),損耗角正切隨頻率的升高而降低。因此,以這類晶體為主晶相的陶瓷往往用在高頻場(chǎng)合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等
結(jié)構(gòu)松散的離子晶體,如莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2)、董青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)等,其內(nèi)部有較大的空隙或晶格畸變,含有缺陷和較多的雜質(zhì),離子的活動(dòng)范圍擴(kuò)大。在外電場(chǎng)作用下,晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng),形成熱離子松弛,出現(xiàn)極化損耗。所以這類晶體的介質(zhì)損耗較大,由這類品體作主晶相的陶瓷材料不適用于高頻,只能應(yīng)用于低頻場(chǎng)合。
玻璃的損耗
復(fù)雜玻璃中的介質(zhì)損耗主要包括三個(gè)部分:電導(dǎo)耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。哪一種損耗占優(yōu)勢(shì),取決于外界因素溫度和電場(chǎng)頻率。高頻和高溫下,電導(dǎo)損耗占優(yōu)勢(shì):在高頻下,主要的是由弱聯(lián)系離子在有限范圍內(nèi)移動(dòng)造成的松弛損耗:在高頻和低溫下,主要是結(jié)構(gòu)損耗,其損耗機(jī)理目前還不清楚,可能與結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。般來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)單玻璃的損耗是很小的,這是因?yàn)楹?jiǎn)單玻璃中的“分子"接近規(guī)則的排列,結(jié)構(gòu)緊密,沒(méi)有弱聯(lián)系的松弛離子。在純玻璃中加人堿金屬化物后。介質(zhì)損耗大大增加,并且隨著加人量的增大按指數(shù)規(guī)律增大。這是因?yàn)閴A性氧化物進(jìn)人玻璃的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)后,使離子所在處點(diǎn)陣受到破壞,結(jié)構(gòu)變得松散,離子活動(dòng)性增大,造成電導(dǎo)損耗和松弛損耗增加。
陶瓷材料的損耗
陶瓷材料的介質(zhì)損耗主要來(lái)源于電導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點(diǎn)的極化損耗和結(jié)構(gòu)損耗。此外,表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成的表面電導(dǎo)也會(huì)引起較大的損耗。
在結(jié)構(gòu)緊密的陶瓷中,介質(zhì)損耗主要來(lái)源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能,往往在配方中引人此易熔物質(zhì)(如黏土),形成玻璃相,這樣就使損耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷隨黏土含量增大,介質(zhì)損耗也增大。因面一般高頻瓷,如氧化鋁瓷、金紅石等很少含有玻璃相。大多數(shù)電陶瓷的離子松弛極化損耗較大,主要的原因是:主晶相結(jié)構(gòu)松散,生成了缺固濟(jì)體、多品型轉(zhuǎn)變等。
高分子材料的損耗
高分子聚合物電介質(zhì)按單體單元偶極矩的大小可分為極性和非極性兩類。一般地,偶極矩在0~0.5D(德拜)范圍內(nèi)的是非極性高聚物;偶極矩在0.5D以上的是極性高聚物。非極性高聚物具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗,其介電常數(shù)約為2,介質(zhì)損耗小于10-4;極性高聚物則具有較高的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗,并且極性愈大,這兩個(gè)值愈高。
高聚物的交聯(lián)通常能阻礙極性基團(tuán)的取向,因此熱固性高聚物的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均隨交聯(lián)度的提高而下降。酚醛樹(shù)脂就是典型的例子,雖然這種高聚物的極性很強(qiáng),但只要固化比較全,它的介質(zhì)損耗就不高。相反,支化使分子鏈間作用力減弱,分子鏈活動(dòng)能力增強(qiáng),介電常數(shù)和介質(zhì)損耗均增大。
高聚物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及力學(xué)狀態(tài)對(duì)介電性景響也很大。結(jié)品能抑制鏈段上偶極矩的取向極化,因此高聚物的介質(zhì)損耗隨結(jié)晶度升高而下降。當(dāng)高聚物結(jié)晶度大于70%時(shí),鏈段上的偶極的極化有時(shí)全被抑制,介電性能可降至低值,同樣的道理,非晶態(tài)高聚物在玻璃態(tài)下比在高彈態(tài)下具有更低的介質(zhì)損耗。此外,高聚物中的增塑利、雜質(zhì)等對(duì)介電性能也有很大景響。
介質(zhì)損耗(dielectric loss )指的是絕緣材料在電場(chǎng)作用下,由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng),在其內(nèi)部引起的能量損耗。也叫介質(zhì)損失,簡(jiǎn)稱介損。
介質(zhì)損耗因數(shù)(dielectric loss factor)指的是衡量介質(zhì)損耗程度的參數(shù)。