Диэлектрические потери полимеров

Диэлектрические потери неполярных полимеров при тщательной очистке их от остатков мономеров, катализаторов, стабилизаторов невелики, поэтому они находят применение в качестве высокочастотных диэлектриков. В этом случае часто tg[Delta]=2 10-4. В полимерах, недостаточно хорошо очищенных от примесей, наряду с потерями сквозной проводимости, как и в полярных диэлектриках, возможны потери на дипольную поляризацию (см. рисунок). Диэлектрические потери полярных полимеров определяются дипольной ориентационной и резонансной поляризациями. Время установления дипольной поляризации с ростом температуры изменяется на несколько порядков, поэтому в зависимости от строения макромолекул полимеров tg[Delta] от температуры и частоты изменяется сложным образом. В температурной зависимости tg[Delta]полярных полимеров может наблюдаться несколько максимумов tg[Delta]-, , , [Delta] (см. рисунок) тогда, когда у полимера имеются полярные группы, обладающие различной подвижностью (дипольно-групповые потери). При температуре выше температуры стеклования Тс у полимеров возможна ориентация крупных блоков макромолекулы - сегментов (дипольно-сегментальная поляризация).

[]

[Зависимость tgб от температуры]

 

Диэлектрические потери неорганических диэлектриков

Обзор экспериментальных частотных и температурных зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь в стеклах, керамике, ситаллах был проведен в монографии М.Д.Машкович, главным образом для диапазона СВЧ, что исключительно актуально. Установлено, что на частотах выше 107 - 108 Гц диэлектрические потери монотонно растут, как показано на рисунке .

Наиболее пологая зависимость tg[Delta] (см. рисунок) у боросиликатного стекла 1 с малым содержанием ионов модификаторов, наиболее резкое изменение tg[Delta] у свинцовосиликатного стекла 6 (кривая 4) . Составы указанных стекол приведены в таблице . Изменение tg[Delta] от частоты для исходного стекла и ситаллов системы Li2O-Al2O3-SiO2 показано на рисунке. Рост tg[Delta] при СВЧ у ситаллов обусловлен релаксационными процессами в кристаллических фазах.

В области СВЧ наиболее слабо поглощают лишь чисто кварцевое и боросиликатное стекла. Стеклообразная фаза в керамике или ситалле служит, по мнению М.Д.Машкович, единственной причиной роста tg[Delta] с частотой при СВЧ.

[][][Состав стекол]

Диэлектрические потери в неоднородных диэлектриках

Во многих устройствах электроизоляционной, кабельной, электронной техники применяемые диэлектрические материалы являются макроскопически дефектными средами. Примером таких диэлектриков является многослойная бумажная изоляция электрических вводов, кабелей диэлектрика силовых бумажных конденсаторов, объемно-пористых диэлектриков электролитических конденсаторов и др. Такие материалы относятся к макроскопически неоднородным диэлектрикам.

В электрическом поле в таких диэлектриках практически мгновенно устанавливается распределение электрического поля в соответствии с распределением диэлектрической проницаемости. В переменных полях протекание замедленных абсорбционных процессов поляризации приводит к диэлектрическому поглощению. Процесс оседания свободных зарядов на границах раздела, приводящий к искажению электрического поля, часто называют межповерхностной или объемной поляризацией. Подобного типа поляризационные процессы возможны и в однородных диэлектриках при наличии в них структурных дефектов, дислокаций, трещин.

 


Теория конструктивных материалов