介電譜在(zai)材料測(ce)試(shi)中的(de)應用(yong)

介電譜在(zai)材料測(ce)試(shi)中的(de)應用(yong)

   介電譜，因為(wei)其(qi)討(tao)論的是體(ti)系(xi)在外時(shi)間變(bian)化(hua)電(dian)場(chang)刺激(ji)下的(de)滯後(hou)響應，故(gu)也稱為介電弛豫(yu)譜，本(ben)質上(shang)是(shi)物(wu)質與(yu)電(dian)磁(ci)波(bo)相(xiang)互(hu)作用，主(zhu)要是電(dian)磁(ci)場與(yu)原(yuan)子(zi)的外層電子(zi)，以及(ji)晶(jing)體(ti)中(zhong)的(de)原(yuan)子(zi)或離(li)子(zi)相(xiang)互(hu)作用產(chan)生的位(wei)移極化(hua)響(xiang)應(ying)。

介電譜在(zai)實(shi)驗上(shang)源(yuan)於19世紀(ji)後(hou)期對分(fen)子(zi)液(ye)體(ti)和(he)固(gu)體(ti)以及(ji)弱導(dao)電性材料的測(ce)量(liang)，在理(li)論上(shang)應該(gai)開(kai)始於20世紀(ji)20年(nian)代(dai)Debye關(guan)於(yu)介電體中(zhong)儲存電荷的(de)衰減(jian)的(de)研(yan)究工(gong)作，該(gai)工(gong)作可視為(wei)研(yan)究介電弛豫(yu)現象的經(jing)典(dian)，因其(qi)著(zhu)名(ming)的“極性分(fen)子(zi)理(li)論"的(de)提出(chu)宣(xuan)告(gao)了(le)介電譜理(li)論研(yan)究時(shi)代的(de)開(kai)始。

（1）介電頻(pin)率(lv)譜(pu)

介電頻(pin)率(lv)譜(pu)與常規(gui)的譜(pu)學方法(fa)，如(ru)NMR或振動(dong)光(guang)譜(pu)相(xiang)比(bi)，覆(fu)蓋的(de)測(ce)量(liang)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)寬(kuan)。同(tong)時(shi)，介電譜對(dui)分(fen)子(zi)間相(xiang)互(hu)作用特別(bie)敏(min)感，解(jie)析介電譜中(zhong)個別(bie)的(de)弛(chi)豫過程能夠(gou)告(gao)訴我(wo)們分(fen)子(zi)運動(dong)的特征(zheng)時(shi)間，檢(jian)測(ce)協(xie)同(tong)過程，因此介電譜方法(fa)提供了(le)壹(yi)種檢(jian)測(ce)個別(bie)組(zu)成的分(fen)子(zi)光(guang)譜(pu)與(yu)表(biao)征(zheng)樣(yang)品(pin)的(de)本(ben)體性質的(de)連(lian)接7，尤其(qi)，介電譜與(yu)粘彈(dan)性和(he)流(liu)變(bian)性技術(shu)之(zhi)間存在密切(qie)的(de)關(guan)系(xi)。在(zai)最新(xin)出版(ban)的(de)壹(yi)本(ben)名(ming)為“寬(kuan)頻(pin)介電譜"的(de)書中這樣的描(miao)寫：“在(zai)1 0 ^ { - 6 } \sim 1 0 ^ { 1 2 } H z頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)電磁(ci)波(bo)與(yu)物(wu)質的(de)相(xiang)互(hu)作用是(shi)寬(kuan)頻(pin)介電譜的(de)主要領域，在這個格外寬(kuan)的動(dong)力學範(fan)圍(wei)內(nei)，出現因分(fen)子(zi)或分(fen)子(zi)集合(he)體的(de)偶(ou)極波(bo)動(dong)、電荷(he)轉移以及(ji)在(zai)體(ti)系(xi)內(nei)部相(xiang)界面上電荷積累(lei)而引(yin)起的(de)極化(hua)效(xiao)果，可由此確定(ding)所研(yan)究物(wu)質體(ti)系(xi)的介電性質"。因(yin)此，寬(kuan)頻(pin)介電譜使我(wo)們能根(gen)據(ju)分(fen)子(zi)體系的詳情，獲得(de)與分(fen)子(zi)的構造(zao)、束縛(fu)的和移動(dong)的電(dian)荷相(xiang)關(guan)的(de)大(da)量(liang)信息(xi)。此外(wai)，根(gen)據各(ge)具(ju)體(ti)研(yan)究體(ti)系(xi)的(de)測(ce)量(liang)結果對(dui)介電采取(qu)模(mo)型化(hua)解(jie)析，還(hai)可獲得(de)關(guan)於(yu)界(jie)面(mian)構造(zao)、內(nei)部構成相(xiang)電性質以及(ji)與(yu)環(huan)境(jing)的(de)依存性等諸多信息(xi)。

   因此,雖然介電頻(pin)率(lv)譜(pu)和振動(dong)光(guang)譜(pu)等均是壹(yi)種利(li)用電(dian)磁(ci)波(bo)對(dui)物(wu)質體(ti)系(xi)進(jin)行(xing)內(nei)部“透視"的方法(fa),但(dan)是(shi)介電頻(pin)率(lv)譜(pu)因測(ce)量(liang)頻(pin)率(lv)之(zhi)寬(kuan)、研(yan)究對(dui)象之(zhi)廣(guang),在眾多近代用於(yu)材料的物(wu)理(li)和化(hua)學(xue)的(de)分(fen)析方法(fa)中(zhong)占有(you)特殊(shu)的(de)位(wei)置,甚至(zhi)是不可取(qu)代(dai)。特別(bie)是(shi)最近(jin)幾十(shi)年(nian)寬(kuan)頻(pin)介電譜的(de)成功(gong)發(fa)展(zhan)已經(jing)從(cong)根本(ben)上改(gai)變(bian)了(le)對介電譜的(de)態(tai)度(du),使得(de)它成為了(le)在宏觀(guan)、介觀(guan)以及(ji)微(wei)觀(guan)水平(ping)上,研(yan)究固(gu)體(ti)和(he)液(ye)體(ti)物(wu)質以及(ji)非(fei)均勻體系和復(fu)雜(za)體系的有(you)效工具(ju)。

(2)介電溫度(du)譜

溫度(du)場對(dui)材料的性能(neng)、結構、使用(yong)和(he)保(bao)存具(ju)有(you)非(fei)常重要的(de)影響,也是研(yan)究材料首先(xian)考慮的(de)“場(chang)因(yin)素(su)"之(zhi)壹(yi)。在不同(tong)溫度(du)環境(jing)下,即(ji)使同(tong)壹(yi)種材料表現(xian)出(chu)的(de)電學性能(neng)、微結構和作用機(ji)制也會(hui)有(you)壹(yi)定(ding)得(de)差(cha)別,甚至(zhi)有(you)的材料當溫度(du)在臨(lin)界點(dian)左右(you)變(bian)化(hua)時(shi),材料的相(xiang)結構會(hui)發(fa)生突變,導(dao)致臨(lin)界點(dian)溫度(du)前(qian)後(hou)材料的性能(neng)表現出巨(ju)大(da)差(cha)異。同(tong)樣,對於(yu)每(mei)壹(yi)種材料都有(you)它的使用(yong)溫度(du)環境(jing),材料在不同(tong)頻(pin)率(lv)、溫度(du)下的(de)性能(neng)表現決定(ding)著它(ta)的(de)使用(yong)環(huan)境和(he)範(fan)圍(wei)。因此研(yan)究材料的性能(neng)、結構在溫度(du)場中(zhong)的變(bian)化(hua)規(gui)律就(jiu)顯(xian)得(de)尤其(qi)重要。

對於(yu)電介質陶瓷材料而言,研(yan)究其(qi)不同(tong)溫度(du)環境(jing)中固(gu)定(ding)頻(pin)率(lv)下(xia)的介電溫度(du)特,是了(le)解(jie)材料極化(hua)、損(sun)耗微(wei)觀(guan)機制,材料的介電弛豫(yu)機制,材料組(zu)成、結構、性能(neng)之(zhi)間相(xiang)互(hu)作用機(ji)制的最重要的(de)方法(fa)之(zhi)壹(yi)。因此如(ru)何獲得(de)更寬(kuan)溫度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)材料(高溫至800℃以上(shang),低溫至-70℃以下(xia))的介電溫譜,已成為相(xiang)關(guan)領域研(yan)究者(zhe)們非(fei)常重視的(de)測(ce)試(shi)手(shou)段(duan)。

二(er)、介電溫度(du)譜試(shi)驗相(xiang)關(guan)設備(bei)：華(hua)測(ce)高低溫介電溫譜測(ce)試(shi)儀HCWP

設備(bei)測(ce)量(liang)參數

溫度(du)範(fan)圍(wei)： RT-800 (最高(gao)1650)°C

樣品(pin)尺(chi)寸：φ＜25mm，d＜4mm

控溫精度(du)：±0.25°C

電極材料：鉑金

升(sheng)溫斜(xie)率(lv)：10°C/min（可設定(ding)）

夾(jia)具(ju)輔助材料：99氧(yang)化(hua)鋁(lv)陶瓷

測(ce)試(shi)頻(pin)率(lv) : 10Hz~120MHz

絕(jue)緣材料：99氧(yang)化(hua)鋁(lv)陶瓷

加熱(re)方式(shi)：近紅(hong)外(wai)加熱(re)

測(ce)試(shi)功(gong)能(neng)：介電溫譜、頻(pin)譜

冷(leng)卻(que)方式(shi)：水冷(leng)

數據傳輸：4個USB接(jie)口(kou)

輸入(ru)電(dian)壓(ya)：110~220V

設備(bei)尺寸：600x500x350mm