材料自身的物理化學結(jié)構(gòu)及部分外界因素會影響復合材料的介電性能,而最常見的因素主要有這幾種。
頻率的影響
隨著頻率變化,不同材料的介電性會表現(xiàn)出不同的變化。介質(zhì)極化產(chǎn)生介電常數(shù),介質(zhì)極化和電導產(chǎn)生介電損耗。其中,最主要的影響因素是界面不均勻性引起的界面極化和偶極極化,因此,頻率對介電常數(shù)和介電損耗的影響是不容忽視的。
溫度的影響
溫度和頻率相互影響著介電性能。頻率不變時,隨著溫度增大,損耗因子先增大后減小。頻率不同時,一般情況下溫度越高介電常數(shù)和損耗會越大,在高頻時損耗因子會隨著溫度升高先增大后減小。
填料形態(tài)的影響
復合材料介電性能隨著填料形態(tài)的不同表現(xiàn)出很大的差異。復合材料介電常數(shù)由低到高依次為:粉末狀<晶須狀<纖維狀填料。由于纖維與晶須填充的復合材料體系中孔隙較多,導致界面極化的增加。
填料表面處理的影響
填料經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后對界面結(jié)合狀態(tài)有明顯改善,從而影響復合材料的介電性能。當填料填充量較低時,由于界面結(jié)合狀態(tài)的優(yōu)化,降低了界面極化,使得體系介電常數(shù)降低;當填料填充量較高時,表面處理增加了體系內(nèi)雜質(zhì)極性分子,界面極性基團偶極矩增長,使得體系的介電常數(shù)隨改性填料的增加而增加。
填料尺寸和界面的影響
由于界面極化效應,填料粒徑的減小會導致復合材料介電常數(shù)的增大。填料粒徑越小,表面積越大,基體界面面積的擴大增強了界面極化效應。但填料尺寸降低為納米尺寸時,中間相介電常數(shù)較低,納米復合材料的介電常數(shù)可能會低于聚合物。
填料種類和負載水平的影響
復合材料的介電性能會隨著填料固有介電常數(shù)的增加而升高,因此,填料含量的增加也會引起聚合物基復合材料介電常數(shù)的增加。當填料含量增加到一定值時,復合材料內(nèi)部會產(chǎn)生堆積、團聚等缺陷使體系介電常數(shù)下降,力學性能、加工性能變差。
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