界面極化是產生在非均相介質界面處的極化，是由於界面兩邊的組分可能具有不同的極性或電導率，在外電場的作用下，電介質中的電子或離子在界面處聚集所引起的。共混、填充高聚物體系以及泡沫高聚物體系有時會發生界面極化。對均質高聚物，在其內部的雜質、缺陷或晶區、非晶區界面上，都有可能產生界面極化。
基本介紹
- 中文名：界面極化
- 外文名：interfacial polarization
- 學科：物理
- 產生條件：非均勻電介質
- 套用：電機工程
- 類型：電極化
電介質介紹,電極化機理,
電介質介紹
其基本電磁性能是在電場作用下能被極化的一種物質。M.法拉第(MichaelFaraday)最早給出電介質的定義是“被電力線所橫貫地作用著的那種物質”，也就是說，電介質內部可具有較強穩態的電場強度。電工中一般認為電阻率超過10Ω·m的物質便歸於電介質。電介質分布極廣，可以是氣體(如空氣、氫、六氟化硫等)、液體(如礦物絕緣油、合成絕緣油、純水等)或固體(如玻璃、陶瓷、雲母、橡膠、塑膠等)。無論哪一種電介質，都是由分子(原子或離子)組成，而它們又都是由帶正電的原子核和圍繞核的電子云所組成。根據分子中電荷分布的特性，電介質可以分為三類：非極性電介質、極性電介質和離子型電介質。
電極化機理
如果電介質由不均勻的材料組成，在外電場作用下，介質中自由載流子(電子或正負離子)在巨觀移動過程中，可能被介質中的陷阱或在界面上被俘獲，因而在界面的區域有空間電荷積聚;於是，在這些電荷分布不均勻區域形成電偶極矩，稱為界面極化或空間電荷極化。圖1為雙層電容器的弛豫譜。
圖1界面極化最簡單的模型是Maxwell-Wagner雙層介質電容器，它由兩平行薄層的介質組成，兩層的介電常數、電導率和厚度分別為(ε1、σ1、d1)和(ε2、σ2、d2)，當在兩極間加上階躍電場，則全電流密度為：
其中第一項為傳導電流密度，而第二項為吸收電流密度，它反映了界面極化建立的弛豫過程，其中τ稱為弛豫時間，如果外加交變電場E=E0e，則當電場頻率逐漸增加到1/τ附近時，雙層電容器將呈現色散與吸收的特徵，可以求得介電常數的兩分量為：
上列方程組與Debye方程相似，但附加了電導項σ/ω，其中σ為雙層介質的電導率：
因為σ/ω隨ω增加而下降，故ε"與Debye偶極子弛豫規律不同，定義界面極化率as：
其中N是單位體積分子數，如果改變介質2的幾何形狀，變成球形、橢球形或圓柱形微粒埋嵌在介質1中，構成彌散系的複合介質，則微粒的極化將與其形狀及其相對於外電場的取向有關。如果微粒由幾種不同的介質組成，每一種介質有其自己的弛豫時間，則總的體系的吸收曲線將變寬。
