介電譜在材料測試中的應用

   介電譜，因為其討論的是體系在外時(shí)間變化電場(chǎng)刺激下的滯后響應，故也稱(chēng)為介電弛豫譜，本質(zhì)上是物質(zhì)與電磁波相互作用，主要是電磁場(chǎng)與原子的外層電子，以及晶體中的原子或離子相互作用產(chǎn)生的位移極化響應。

介電譜在實(shí)驗上源于19世紀后期對分子液體和固體以及弱導電性材料的測量，在理論上應該開(kāi)始于20世紀20年代Debye關(guān)于介電體中儲存電荷的衰減的研究工作，該工作可視為研究介電弛豫現象的經(jīng)典，因其著(zhù)名的“極性分子理論"的提出宣告了介電譜理論研究時(shí)代的開(kāi)始。

（1）介電頻率譜

介電頻率譜與常規的譜學(xué)方法，如NMR或振動(dòng)光譜相比，覆蓋的測量頻率范圍寬。同時(shí)，介電譜對分子間相互作用特別敏感，解析介電譜中個(gè)別的弛豫過(guò)程能夠告訴我們分子運動(dòng)的特征時(shí)間，檢測協(xié)同過(guò)程，因此介電譜方法提供了一種檢測個(gè)別組成的分子光譜與表征樣品的本體性質(zhì)的連接7，尤其，介電譜與粘彈性和流變性技術(shù)之間存在密切的關(guān)系。在最新出版的一本名為“寬頻介電譜"的書(shū)中這樣的描寫(xiě)：“在1 0 ^ { - 6 } \sim 1 0 ^ { 1 2 } H z頻率范圍電磁波與物質(zhì)的相互作用是寬頻介電譜的主要領(lǐng)域，在這個(gè)格外寬的動(dòng)力學(xué)范圍內，出現因分子或分子集合體的偶極波動(dòng)、電荷轉移以及在體系內部相界面上電荷積累而引起的極化效果，可由此確定所研究物質(zhì)體系的介電性質(zhì)"。因此，寬頻介電譜使我們能根據分子體系的詳情，獲得與分子的構造、束縛的和移動(dòng)的電荷相關(guān)的大量信息。此外，根據各具體研究體系的測量結果對介電采取模型化解析，還可獲得關(guān)于界面構造、內部構成相電性質(zhì)以及與環(huán)境的依存性等諸多信息。

   因此,雖然介電頻率譜和振動(dòng)光譜等均是一種利用電磁波對物質(zhì)體系進(jìn)行內部“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,在眾多近代用于材料的物理和化學(xué)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(fā)展已經(jīng)從根本上改變了對介電譜的態(tài)度,使得它成為了在宏觀(guān)、介觀(guān)以及微觀(guān)水平上,研究固體和液體物質(zhì)以及非均勻體系和復雜體系的有效工具。

(2)介電溫度譜

溫度場(chǎng)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(chǎng)因素"之一。在不同溫度環(huán)境下,即使同一種材料表現出的電學(xué)性能、微結構和作用機制也會(huì )有一定得差別,甚至有的材料當溫度在臨界點(diǎn)左右變化時(shí),材料的相結構會(huì )發(fā)生突變,導致臨界點(diǎn)溫度前后材料的性能表現出巨大差異。同樣,對于每一種材料都有它的使用溫度環(huán)境,材料在不同頻率、溫度下的性能表現決定著(zhù)它的使用環(huán)境和范圍。因此研究材料的性能、結構在溫度場(chǎng)中的變化規律就顯得尤其重要。

對于電介質(zhì)陶瓷材料而言,研究其不同溫度環(huán)境中固定頻率下的介電溫度特,是了解材料極化、損耗微觀(guān)機制,材料的介電弛豫機制,材料組成、結構、性能之間相互作用機制的最重要的方法之一。因此如何獲得更寬溫度范圍內材料(高溫至800℃以上,低溫至-70℃以下)的介電溫譜,已成為相關(guān)領(lǐng)域研究者們非常重視的測試手段。

二、介電溫度譜試驗相關(guān)設備：華測高低溫介電溫譜測試儀HCWP

設備測量參數

溫度范圍： 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

數據傳輸：4個(gè)USB接口

輸入電壓：110~220V

設備尺寸：600x500x350mm