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高分子材料电性能

/electrical properties of polymer materials/
条目作者李季

李季

最后更新 2023-04-15
浏览 157
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在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质,以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。

英文名称
electrical properties of polymer materials
所属学科
材料科学与工程

高分子材料在外电场作用下对电能贮存和损耗的性质称介电性。这是高分子材料分子在电场作用下发生极化引起的,通常用介电系数ε和介电损耗角正切tanδ表示。影响高分子材料介电性能的因素包括分子结构、温度和外加电场的频率、高分子材料中的杂质等。

高分子材料内的载流子很少,体积电阻率很高,约1010~1020欧•厘米,是良好绝缘材料。理论计算表明,结构完整的纯高分子材料电导率仅为10-25西/厘米。但实际高分子材料的电导率往往比它大几个数量级,高分子材料绝缘体中载流子主要来自材料外部杂质。这些杂质包括:少量没有反应的单体、残留的引发剂和其他各种助剂,以及高分子材料吸附的微量水分等。

导电高分子材料根据组成分为复合型和结构型两大类。①复合型高分子导电材料。是指在普通的高分子材料中添加各种导电填料制成的一类材料。导电填料包括:金属粉末、导电炭黑、石墨、金属箔片、金属纤维、碳纤维、金属氧化物等。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶黏剂等。②结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。这一类导电高分子一般为分子主链具有超共轭结构的高聚物。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。此类导电高分子主要包括:聚乙炔(PA)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PANI)、聚对苯(PPP)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯撑乙烯(PPV)等芳香族共轭高聚物。

高分子材料在强电场中,当电压升至某临界值时,高分子材料内部突然形成局部导电,丧失绝缘性能,这种现象称为电击穿。击穿时高分子材料内部结构遭到破坏,通常是焦化或烧毁。导致材料击穿的电压称为击穿电压。它表示一定厚度的试样所能承受的极限电压。击穿电压是绝缘材料的重要指标,受材料的缺陷、杂质、成型加工历史、试样几何形状、环境条件、测试条件等因素的影响。

高分子材料一般都具有极其优良的电绝缘性,在其制品的加工和使用过程中,当同其他物体或自身相接触和摩擦时,会因电子的得失而使其表面带电荷,并且很难通过传导而消失。消除静电的方法有:高分子材料表面涂覆抗静电剂或结构型导电高分子;在高分子材料中添加导电填料如导电碳或金属粉等;也可用强氧化剂或火花放电处理高分子材料的表面,增加导电性,减少电荷的积聚。

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