ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диэлектрическая поляризация из "Свойства и химическое строение полимеров" Диэлектрическая проницаемость (относительная) непроводящих материалов представляет собой отношение емкостей плоского конденсатора, измеренных при наличии и отсутствии данногв диэлектрика между пластинами конденсатора. Различие между емкостями в двух указанных случаях обусловлено явлением поляризации диэлектрика в электрическом поле. [c.211] Следует сравнивать значения этих двух величин, измеренных при одной частоте. Однако диэлектрическую проницаемость обычно измеряют при относительно низких частотах (10 —10 Гц), тогда как показатель преломления определяется в диапазоне частот видимого света (5-10 —7-10 Гц), как правило, на В-липии натрия. Но даже простое сравнение величин е и Пд уже дает интересную информацию. Большое расхождение между е и может служить указанием на полупроводниковые свойства веш ества, но гораздо чаш,е подобное расхождение обусловлено присутствием постоянных диполей в данном диэлектрике. [c.212] С помощью формул (ХП.2) и (ХП.З) можно рассчитать диэлектрическую проницаемость е, если известно строение полимера. В табл. XII.1 приведены рассчитанные и экспериментально определенные значения е, а для сравнения значения п . Согласие расчетных и экспериментальных значений удовлетворительное. [c.212] Это уравнение показывает, что при наличии постоянных диполей 8 больше п . Например, вода обладает очень высокой диэлектрической-проницаемостью (81), тогда как для нее составляет всего 1,77. [c.213] Для таких полимеров формула (XI 1.4) приводит к значениям среднего дипольного момента мономерного звена от О для карбоцеп-ных полимеров до примерно 1 Д для полиамидов. Измеренные значения оказываются ниже по сравнению с дипольными моментами полярных групп в жидких средах. [c.213] Коэффициент перевода в СИ I Д = 3,34-10- К-м. [c.214] Электрические силы, обусловленные поляризуемостью и дипольньш моментом, определяют энергию когезии, поэтому можно ожидать наличия определенной корреляции между диэлектрической проницаемостью и параметром растворимости. Дарби с сотр. [11] предложили метод сопоставления этих величин для органических соединений. [c.215] В табл. ХП.2 сравниваются рассчитанные и экспериментальные значения е. [c.215] Так называемый тангенс угла диэлектрических потерь tg б представляет собой весьма полезный безразмерный параметр, являющийся мерой отношения диссипированной электрической работы к запасенной энергии в периодически изменяющемся электрическом поле. Произведение диэлектрической проницаемости на тангенс угла потерь прямо пропорционально энергии, потерянной в диэлектрике, например в высоковольтном кабеле. [c.216] Значения е и б обычно измеряют в широком диапазоне частот— от 50 Гц до нескольких МГц (см. рис. XII.1). [c.217] Поляризация полимера в электрическом поле осуществляется вследствие стремления связанных в единую цепь субъединиц разместиться так, чтобы их дипольные моменты и сильно поляризованные связи были ориентированы в направлении внешнего поля. Следовательно, можно ожидать существование корреляции между динамическим механическим поведением и электрическими характеристиками полимера в переменном электрическом поле. [c.217] Одно время полагали, что более трудоемкие исследования механических характеристик можно заменить гораздо более легкими электрическими. Существуют, вероятнд, тесные аналогии между общей формой температурных зависимостей механических и диэлектрических потерь. Однако количественная связь между этими явлениями не столь проста, как предполагалось прежде. Электрические измерения — полезное дополнение к исследованиям механических свойств, но отнюдь не замена последних. [c.217] Основные (конечно, упрощенные) закономерности изменения диэлектрической поляризуемости в зависимости от частоты показаны на рис. ХП.2. При низких частотах суммарная поляризация проявляет себя полностью. Однако ориентация полярных групп относительно слаба, и с увеличением частоты ориентация запаздывает. Когда частота достигает значений порядка 10 Гц, диполи оказываются не в состоянии следовать за изменениями поля (Рд п исчезает). Сохраняется только статистическая ориентация, которая не вносит вклада в результирующую поляризацию. Из суммарной поляризации остаются только атомная (Рдт) и электронная (Рэд) поляризации. [c.217] При несколько более высокой частоте растяжение и изгибающие деформации связей сильно затормаживаются и атомной поляризации не цроисходит. [c.218] Частота возникновения подобного резонансного эффекта для атомной поляризации имеет порядок 10 Гц, таким образом в инфракрасной части спектра возникает дисперсия, и могут наблюдаться полосы ИК-поглощения. При частоте более 10 Гц остается только электронная поляризация. [c.218] Из рис. ХП.2 видно, что поляризация (и показатель преломления) увеличивается с приближением к резонансной частоте и постепенно достигает слишком низкого значения (выше этой резонансной частоты). Подобное явное и внезапное изменение поведения когда-то посчиталиЗаномалией свойств и назвали аномальной дисперсией. С помощью электромагнитной волновой теории было показано, что подобная аномальная дисперсия есть именно нормальная дисперсия, и она может объясняться как прямое следствие закономерностей движения ядер и электронов. [c.218] Вернуться к основной статье