介電譜在材料測試中的應用

介電譜在材料測試中的應用

   介電譜，因為(wei) 其討論的是體(ti) 係在外時間變化電場刺激下的滯後響應，故也稱為(wei) 介電弛豫譜，本質上是物質與(yu) 電磁波相互作用，主要是電磁場與(yu) 原子的外層電子，以及晶體(ti) 中的原子或離子相互作用產(chan) 生的位移極化響應。

介電譜在實驗上源於(yu) 19世紀後期對分子液體(ti) 和固體(ti) 以及弱導電性材料的測量，在理論上應該開始於(yu) 20世紀20年代Debye關(guan) 於(yu) 介電體(ti) 中儲(chu) 存電荷的衰減的研究工作，該工作可視為(wei) 研究介電弛豫現象的經典，因其著名的“極性分子理論"的提出宣告了介電譜理論研究時代的開始。

（1）介電頻率譜

介電頻率譜與(yu) 常規的譜學方法，如NMR或振動光譜相比，覆蓋的測量頻率範圍寬。同時，介電譜對分子間相互作用特別敏感，解析介電譜中個(ge) 別的弛豫過程能夠告訴我們(men) 分子運動的特征時間，檢測協同過程，因此介電譜方法提供了一種檢測個(ge) 別組成的分子光譜與(yu) 表征樣品的本體(ti) 性質的連接7，尤其，介電譜與(yu) 粘彈性和流變性技術之間存在密切的關(guan) 係。在最新出版的一本名為(wei) “寬頻介電譜"的書(shu) 中這樣的描寫(xie) ：“在1 0 ^ { - 6 } \sim 1 0 ^ { 1 2 } H z頻率範圍電磁波與(yu) 物質的相互作用是寬頻介電譜的主要領域，在這個(ge) 格外寬的動力學範圍內(nei) ，出現因分子或分子集合體(ti) 的偶極波動、電荷轉移以及在體(ti) 係內(nei) 部相界麵上電荷積累而引起的極化效果，可由此確定所研究物質體(ti) 係的介電性質"。因此，寬頻介電譜使我們(men) 能根據分子體(ti) 係的詳情，獲得與(yu) 分子的構造、束縛的和移動的電荷相關(guan) 的大量信息。此外，根據各具體(ti) 研究體(ti) 係的測量結果對介電采取模型化解析，還可獲得關(guan) 於(yu) 界麵構造、內(nei) 部構成相電性質以及與(yu) 環境的依存性等諸多信息。

   因此,雖然介電頻率譜和振動光譜等均是一種利用電磁波對物質體(ti) 係進行內(nei) 部“透視"的方法,但是介電頻率譜因測量頻率之寬、研究對象之廣,在眾(zhong) 多近代用於(yu) 材料的物理和化學的分析方法中占有特殊的位置,甚至是不可取代。特別是最近幾十年寬頻介電譜的成功發展已經從(cong) 根本上改變了對介電譜的態度,使得它成為(wei) 了在宏觀、介觀以及微觀水平上,研究固體(ti) 和液體(ti) 物質以及非均勻體(ti) 係和複雜體(ti) 係的有效工具。

(2)介電溫度譜

溫度場對材料的性能、結構、使用和保存具有非常重要的影響,也是研究材料首先考慮的“場因素"之一。在不同溫度環境下,即使同一種材料表現出的電學性能、微結構和作用機製也會(hui) 有一定得差別,甚至有的材料當溫度在臨(lin) 界點左右變化時,材料的相結構會(hui) 發生突變,導致臨(lin) 界點溫度前後材料的性能表現出巨大差異。同樣,對於(yu) 每一種材料都有它的使用溫度環境,材料在不同頻率、溫度下的性能表現決(jue) 定著它的使用環境和範圍。因此研究材料的性能、結構在溫度場中的變化規律就顯得尤其重要。

對於(yu) 電介質陶瓷材料而言,研究其不同溫度環境中固定頻率下的介電溫度特,是了解材料極化、損耗微觀機製,材料的介電弛豫機製,材料組成、結構、性能之間相互作用機製的最重要的方法之一。因此如何獲得更寬溫度範圍內(nei) 材料(高溫至800℃以上,低溫至-70℃以下)的介電溫譜,已成為(wei) 相關(guan) 領域研究者們(men) 非常重視的測試手段。

二、介電溫度譜試驗相關(guan) 設備：華測米兰世界体育报HCWP

設備測量參數

溫度範圍： RT-800 (最高1650)°C

樣品尺寸：φ＜25mm，d＜4mm

控溫精度：±0.25°C

電極材料：鉑金

升溫斜率：10°C/min（可設定）

夾具輔助材料：99氧化鋁陶瓷

測試頻率 : 10Hz~120MHz

絕緣材料：99氧化鋁陶瓷

加熱方式：近紅外加熱

測試功能：介電溫譜、頻譜

冷卻方式：水冷

數據傳(chuan) 輸：4個(ge) USB接口

輸入電壓：110~220V

設備尺寸：600x500x350mm