了解材料介电性能——介电常数及介质损耗测量仪

时间：2023-06-08来源：佚名

介电性能是指在电场作用下，表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数和介质损耗来表示。材料应用高频技术时，如实木复合地板用高频热压时介电性能是非常重要的性质。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与蕞终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率。

介电常数

介电常数是描述某种材料放入电容器中增加电容器存储电荷能力的物理量。是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常，相对介电常数大于3.6的物质为极性物质；相对介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质；相对介电常数小于2.8为非极性物质。

介电材料:放在平板电容器中增加电容的材料。

电介质:在电场作用下能建立极化的物质。

感应电荷(束缚电荷):在真空平板电容器中嵌入一块电解质加入外电场时，在整机附近的介质表面感应出的负电荷，负极板附件的介质表面感应出的正电荷。

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"介电常数" 在工具书中的解释

1.又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。

2.介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。

"介电常数" 在学术文献中的解释

1.介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。理想的物质的两项参数值较小。

2.其介质常数具有复数形式，实数部分称为介电常数，虚数部分称为损耗因子。通常用损耗角的正切值tanθ（损耗因子与介电常数之比）来表示材料与微波的耦合能力，损耗正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强。

3.介电常数是指在同一电容器中用某一物质为电介质与该电容器在真空中的电容的比值。在高频线路中信号传播速度的公式如下：。

4.为简单起见，后面将相对介电常数均称为介电常数。反射脉冲信号的强度，与界面的波反射系数和透射波的衰减系数有关，主要取决于周围介质与反射体的电导率和介电常数。

应用

目前介电常数测量技术的发展趋势

1.是研制高性价比的微波传感器，满足医疗诊断、监控化学反应和工业生产的需要。

2.是研究特殊条件(强电磁场和高温)下，电磁场与材料的相互作用，探讨强电磁场作用下描述材料性质的方法。

3.半导体集成电路工艺中应用。

研究应用

1.材料学院南策文院士、林元华教授研究团队在无铅储能介电材料研究中取得重要进展，通过对弛豫铁电薄膜材料的稳定的超顺电设计，实现了介电储能性能的显著提升。该成果可为下一代高端储能电容器提供关键材料和技术，也为介电新材料开发和其他基于弛豫铁电的功能优化提供了新的途径。

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2.中南大学张斗教授课题组郭茹博士利用冷冻干燥成型及浸渍填充工艺制备了陶瓷相高度取向分布的BaTiO3/环氧树脂介电复合材料，该方法可实现材料成分、陶瓷含量、微观结构的有效调控。与传统方法得到的陶瓷填料颗粒无规分布的复合物相比，这种陶瓷颗粒定向排列的复合物由于电场耦合作用使得极化效应增强，进而获得了优异的介电性能（例如，在1kHz时，介电常数及损耗分别为1408和0.042），并在低工作电场下展现出显著提升的储能性能（相比于填料无规分布复合物，在6 kV/mm时，储能密度从3.0×10-2 J/cm3提高到19.6×10-2 J/cm3）。该工作为后续开发具有超高的介电常数和低介电损耗，具有良好的温度稳定性和抗疲劳性的轻质柔性电容器材料技术展现了良好的潜力和前景。

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