材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第三章习题参考解答(2)

铁电体的极化随电场的变化而变化。但电场较强时，极化与电场之间呈非线性关系。在电场作用下，新畴成核长大，畴壁移动，导致极化转向。在电场很弱时，极化线性地依赖于电场，此时可逆地畴壁移动占主导地位。当电场增强时，新畴成核，畴壁运动成为不可逆的，极化随电场的增加比线性段快，当电场达到相应于B点的值时，晶体成为单畴，极化趋于饱和。

《铁电体物理学》 钟维烈著 北京：科学出版社 page2-3

26、高分子在电场中的极化有哪几种形式？各有什么特点？

答：（1）电子极化：指在外电场中每个原子的价电子云相对于原子核发生位移，极化过程所需时间极短：10-5～10-13

（2）原子极化：指在外电场中不同的原子核之间发生相对位移。极化时间约在10-13 S以上。

（3）取向极化：极性分子自身带有固有偶极子，在电场中，将沿电场方向择优排列，取向过程要克服偶极子本身的惯性与旋转阻力，故所需时间比位移极化长的多：10

（4）发生在非均相介质界面处的极化，它时在电场作用下，介质中的电子或离子在界面处堆积造成的，称为界面极化。所需时间很长，从几分之一秒至几分钟，甚至更长。

《高分子物理》高等教育出版社

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材料物理导论(熊兆贤)课后习题答案

27、试讨论影响聚合物电容率和介电损耗的因素。 答：（1）影响电容率的因素：

聚合物的极性大小决定其电容率的大小，极性大小与化学键的极性有关；受分子结构对称限制，分子结构对称的聚合物其极性不大，电容率较低；主链有不对称碳原子聚合物，其立体构型会影响电容率；对同一聚合物而言全同立构聚合物的电容率大于无规立构大于间同立构；

电容率的大小还同偶极子取向难度有关，主链上极性基团以及同主链刚性连接的极性侧基的活动性较小，而柔性侧基活动性较大，后者对电容率有较大贡献；

从整个分子链的活动性考虑，橡胶态与粘流态的聚合物比玻璃态的电容率大；

另外，支化使分子间相互作用降低，电容率升高；而交链限制分子运动，电容率下降。

（2）介电损耗影响因素

分子极性越大，取向极化度就越大，损耗越大，极性聚合物通常有较大的损耗因子；

柔性侧基上的极性基团取向过程阻力较小，损耗也要小一些；

增塑剂：非极性增塑剂降低体系粘度，使极化容易进行，使极性高分子介电损耗峰移向低温，对于极性增塑剂，不但增加高分子链的活动性，而使原来极化过程加快，而且本身作为新偶极子而附加高介电损耗；

导电性极性杂质，是损耗因子增大；

另外，频率、温度、电压都会影响其损耗因子。 《高分子物理》高等教育出版社

28、试比较，聚合物介电松弛与力学松弛的异同点。

答：材料的力学松弛包括了静态力学松弛与动态力学松弛：蠕变与应力松弛属于静态力学松弛；滞后和力损耗属于动态力学松弛。

介电松弛指在固定频率下测试聚合物试样的介电系数和介电损耗随温度的变化，或在一定温度下测试试样的介电性质随频率的变化。

两者都反映了聚合物的结构、构型及链段的运动状态。

材料物理导论(熊兆贤)课后习题答案

29、试讨论高分子材料的导电性与结构的关系。

答：（1）化学结构试导电性首要因素，饱和的非极性高分子具有优异的电绝缘性，它们结构本身既不能产生导电离子，也不具备电子电导的结构条件；极性高分子中的强极性基团可能发生微量本征解离，提供导电离子；此外，其介电系数较大，降低了杂质离子间的库仑力，使电离平衡移动，从而增加了载流子的浓度，因此极性高分子的电阻率比非极性高分子来得小；

（2）带共轭双键的高分子的π电子具有离域化的特征，这些π电子可作为载流子而赋予材料以导电性，实际上共轭高分子要实现导电，电子不但需要有分子内迁移，还必须在分子间迁移，且分子链本身常带有结构缺陷，使π电子在分子内的活动区域减小，最多只能为半导体材料；

（3）有机金属聚合物中含有金属离子，使导电性增加；

（4）将可提供或接受电子的聚合物与小分子电子受体或给体掺杂，可形成电荷转移复合物，通过电子给体与受体之间的电荷转移而导电。

《高分子物理》高等教育出版社