Поляризация Максвелла – Вагнера – Силларса

В диэлектрической спектроскопии большой частотно-зависимый вклад в диэлектрический отклик, особенно на низких частотах, может происходить из-за накопления заряда. Эта поляризация Максвелла-Вагнера-Силларса (или часто просто поляризация Максвелла-Вагнера ) возникает либо во внутренних диэлектрических пограничных слоях в мезоскопическом масштабе, либо на границе раздела внешний электрод-образец в макроскопическом масштабе. В обоих случаях это приводит к разделению зарядов (например, через слой обеднения ). Заряды часто разнесены на значительные расстояния (относительно размеров атомов и молекул), поэтому вклад в диэлектрические потери может на порядки превышать диэлектрический отклик, обусловленный молекулярными флуктуациями. ^{[ 1 ]}

События

Процессы поляризации Максвелла-Вагнера следует учитывать при исследовании неоднородных материалов, таких как суспензии или коллоиды, биологические материалы, полимеры с разделенной фазой, смеси, а также кристаллические или жидкокристаллические полимеры. ^{[ 2 ]}

Модели

Простейшей моделью описания неоднородной структуры является двухслойная структура, где каждый слой характеризуется своей диэлектрической проницаемостью. $\epsilon '_{1},\epsilon '_{2}$ и его проводимость $\sigma _{1},\sigma _{2}$ . Время релаксации для такой схемы определяется выражением $\tau _{MW}=\epsilon _{0}{\frac {\epsilon _{1}+\epsilon _{2}}{\sigma _{1}+\sigma _{2}}}$ . Важно отметить, что, поскольку проводимость материалов, как правило, зависит от частоты, это показывает, что двухслойный композит обычно имеет время релаксации, зависящее от частоты, даже если отдельные слои характеризуются частотно-независимыми диэлектрическими проницаемостями.

Более сложная модель рассмотрения межфазной поляризации была разработана Максвеллом. ^{[ нужна ссылка ]}, а позже обобщенный Вагнером ^{[ 3 ]} и Силларс. ^{[ 4 ]} Максвелл рассматривал сферическую частицу с диэлектрической проницаемостью $\epsilon '_{2}$ и радиус $R$ подвешен в бесконечной среде, характеризующейся $\epsilon _{1}$ . Некоторые европейские учебники будут представлять $\epsilon _{1}$ константа, обозначаемая греческой буквой ω (Омега), иногда называемая константой Дойла. ^{[ 5 ]}

Ссылки

^ Кремер Ф. и Шёнхалс А. (ред.): Широкополосная диэлектрическая спектроскопия. – Спрингер Верлаг, 2003, ISBN 978-3-540-43407-8 .
^ Кремер Ф. и Шёнхалс А. (ред.): Широкополосная диэлектрическая спектроскопия. – Спрингер Верлаг, 2003, ISBN 978-3-540-43407-8 .
^ Вагнер К.В. (1914) Arch Elektrotech 2:371; дои : 10.1007/BF01657322
^ Силларс RW (1937) J Inst Elect Eng 80:378
^ Г. МакГиннесс, Физика полимеров , Oxford University Press, стр. 211.

См. также

[1] Кремер Ф. и Шёнхалс А. (ред.): Широкополосная диэлектрическая спектроскопия. – Спрингер Верлаг, 2003, ISBN 978-3-540-43407-8 .

[2] Кремер Ф. и Шёнхалс А. (ред.): Широкополосная диэлектрическая спектроскопия. – Спрингер Верлаг, 2003, ISBN 978-3-540-43407-8 .

[3] Вагнер К.В. (1914) Arch Elektrotech 2:371; дои : 10.1007/BF01657322

[4] Силларс RW (1937) J Inst Elect Eng 80:378

[5] Г. МакГиннесс, Физика полимеров , Oxford University Press, стр. 211.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]