（材料学专业论文）基于pvdf的全有机介电材料制备、结构与性能.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt ow u h a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y f o rt h ed o c t o r sd e g r e ei ne n g i n e e r i n g p r e p a r a t i o n ，m o r p h o l o g ya n dp r o p e r t i e so fa l l o r g a n i cd i e l e c t r i c m a t e r i a l sb a s e do np o l y ( v i n y l i d e n ef l u o r i d e ) p h d c a n d i d a t e ：l ir u i s u p e r v i s o r ： m a j o r ： p r o f x i o n gc h u a n x i p r o f d o n gl i j i e m a t e r i a l ss c i e n c e w u h a n u n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y w u h a n4 3 0 0 7 0 ，h u b e i ，p r c h i n a m a y ，2 0 1 0 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签名：奎、童： 日期：兰! ! ! ：! 苎：兰l 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生：夸蕊 导 日期：2 d i o 0 5 彳 摘要 随着人们生活水平的不断提高，储能材料已经受到人们极大的关注。高介 电薄膜因其具有高的介电性能和大的储能面积已经成为目前迫切发展的一类 新型电储能材料。聚合物具有优异的成膜性能和高场储电能力，因此全聚合物 介电材料为储能薄膜的开发提供了有益的途径。本文采用介电常数较高的聚偏 氟乙烯( p v d f ) 作为基体，与极性结晶的聚酰胺( p a ) 进行共混，通过不同的加工 方式和微观结构调控手段，制备具有高介电性能的全聚合物薄膜材料。 本论文的主要研究内容与结果如下： 1 以不同结构的p a 6 、p a 6 6 和p a l l 分别与p v d f 共混，制备了p a p v d f 共混材料。通过f t i r 、x r d 、d s c 、s e m 等测试表征发现p a 与p v d f 没有发生 化学反应，共混体系中p a 和p v d f 的结晶结构没有明显改变，但是结晶完善程 度有所下降。 2 以p a l l 为主要研究体系，力学性能研究表明：p a l l 与p v d f 在任意组成 时，p a l1 p v d f 共混材料都具有良好的延伸率和高的拉伸强度。对共混体系进行 定向拉伸，当交变频率在1 0 2 1 0 7 h z 时，p a l l p v d f 共混材料表现出理想的频率 和温度稳定性。当p a l l 与p v d f 的质量比为2 0 ：8 0 时，p a l l p v d f 介电常数高 达2 5 ，是纯p v d f 的3 倍，纯p a l l 的6 倍，x r d 分析表明定向拉伸的p a l l p v d f 共混材料中p v d f 诱发了较多的晶。 3 将强极性的小分子d m s o 引入p a l l p v d f 共混体系中，通过溶液共混 的方式制备了p a l1 p v d f 共混材料。d m s o 的强极性作用使p a l1 p v d f 中的 p v d f 形成了更多的晶；当d m s o h 2 0 沉淀剂配比为5 ：9 5 时，p a l1 p v d f 共混 薄膜( p a l l ：p ) f = 8 0 ：2 0 ) 的介电常数高达1 8 8 1 ，但是由于d m s o 对共混体系 不稳定的缔合作用，在较高的交变频率下，共混材料的介电损耗也较大，达到了 1 3 7 。 4 通过小分子接枝技术，将g m a 与p a l1 熔融反应接枝得到p a l1 - g - g m a ， 再与p v d f 进行共混制备p a l l - g g m a p v d f 共混材料。g m a 的强极性作用及 接枝反应的形成，是共混材料的介电性能大为提高。当g m a 添加量为1 0 w t 时， p a l1 - g - g m a p v d f 共混物的介电常数为3 4 ，介电损耗小于0 0 5 。 5 自行合成了乙酸乙烯酯与马来酸酐交替共聚物( v a m a ) 并以其作为 p a l1 p v d f 的大分子增容剂。v a m a 与p a ll 反应生成了p a l1 - g v a m a 接枝共 聚物，与p v d f 进行共混后发现：p a l l - g v a m a 降低了两相界面张力，提高了 p v d f 与p a l l 的相容性。但是相容程度的大幅度改善，并没有使共混体系的介电 常数明显提高，只是共混体系的介电损耗较小。 6 采用高分子s m a 作为p a l l 和p v d f 的增容剂，通过熔融共混制备了 p a l1 p v d f s m a 共混材料，并对共混材料进行了定向拉伸。所得的共混材料表 现出优异的介电性能，当s m a 添加量为1 w t 时，p a l l - g - s m a p v d f 共混物的 介电常数高达6 0 ，介电损耗在0 0 7 以下；通过电压电流测试分析，发现加入s m a 以后，共混体系的致密度大幅度提高，共混材料泄漏电流下降了一个数量级，表 明是一类理想的柔性高介电薄膜材料。 关键词：全有机介电材料，高介电常数，储能密度，p a p v d f 共混物，增容剂， 熔融共混，缔合， l l a b s t r a c t e n e r g ys t o r a g em a t e r i a l sh a v ea t t r a c t e dt r e m e n d o u sa t t e n t i o n 、析mi m p r o v i n g l i v i n gs t a n d a r d s h i g h kf i l m sa r ec u r r e n t l yd e v e l o p e du r g e n t l y 嬲a n e w t y p eo fe n e r g y s t o r a g em a t e r i a l sd u et ot h e i re x c e l l e n td i e l e c t r i cp r o p e r t i e sa n dl a r g ee n e r g ys t o r a g e a r e a b e c a u s eo ft h eo u t s t a n d i n gf i l m f o r m i n gp r o p e r t ya n dh i 曲e n e r g ys t o r a g e c a p a b i l i t yo fp o l y m e r , p o l y m e r - b a s e dd i e l e c t r i cm a t e r i a l sh a v es u p p l i e d ah e l p f u l a p p r o a c ht ot h ed e v e l o p m e n to fe n e r g ys t o r a g ef i l m s i nt h i sp a p e r , p v d fw i t hh i g h d i e l e c t r i cc o n s t a n ta r eu s e da sm a t r i x ，a n da r eb l e n d e dw i t hp o l a rc r y s t a lp at op r e p a r e a l l p o l y m e rf i l m sw i t hg o o dd i e l e c t r i cp e r f o r m a n c e st h r o u g hd i f f e r e n tp r o c e s s e sa n d c o n t r o l l i n gm e t h o d so fm i c r o s t r u c t u r e t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dr e s u l t sa r el i s t e da sf o l l o w s ： 1 p a p v d fb l e n d sw e r ep r e p a r e db ym e l tb l e n d i n gt h r e et y p e so fp a ( p a 6 ，p a 6 6 ， p al1 ) a n dp v d f f t i r ，x r d ，d s ca n ds e mr e s u l t ss h o wt h a tt h e r ei sn oc h e m i c a l r e a c t i o nb e t w e e np aa n dp v d fa n dn oo b v i o u sc h a n g e so fc r y s t a ls t r u c t u r ec a nb e d e t e c t e d ，b u tt h ec r y s t a lp e r f e c t i o ni sd e c r e a s e d 2 w h e np a lla r ec h o s e na sm a i nr e s e a r c hs y s t e m ，t h em e c h a n i c a lc h a r a c t e r i z a t i o n r e s u l t ss h o wt h a tp al1 p v d fb l e n d sh a v ee x c e l l e n te l o n g a t i o na n dh i g ht e n s i l e s t r e n g t hr e g a r d l e s so ft h eb l e n d i n gr a t i o t h eb l e n d sa r eu n i a x i a l l ys t r e t c h e d ，a n dw h e n t h ea l t e r n a t e f r e q u e n c yr a n g e s f r o m1 0 2t o1 07 ，p a l1 p v d fb l e n d ss h o wp e r f e c t f r e q u e n c ya n dt e m p e r a t u r es t a b i l i t i e s w h e nt h em a s sr a t i oo fp a l la n dp v d fi s2 0 ：8 0 t h ed i e l e c t r i cc o n s t a n to fp a l1 p v d fb l e n di s2 5 ，w h i c hi s3t i m e so ft h a to fp u r e p v d fa n d6t i m e so ft h a to fp u r ep a l1 x r da n a l y s i si n d i c a t e st h a tp v d fi n u n i a x i a l l ys t r e t c h e dp a l1 p v d fb l e n d si n d u c e sl a r g ea m o u n to ff lc r y s t a l 3 s t r o n gp o l a rs m a l lm o l e c u l e sd m s o a r ei n t r o d u c e di n t ot h ep a l1 p v d fb l e n d s s y s t e ma n dp a l1 p v d fb l e n d sa r ep r e p a r e dt h o u g hs o l u t i o nb l e n d i n g t h es t r o n g p o l a re f f e c to fd m s o l e a d st ot h ef o r m a t i o no fm o r e6c r y s t a lo fp v d fi np al1 p v d f b l e n d s w h e nt h er a t i oo fd m s o h 2 0i s5 ：9 5 ，t h ed i e l e c t r i cc o n s t a n to fp a l1 p v d f b l e n d i n gf i l m ( p a l1 ：p v d f = 8 0 ：2 0 ) i sa sh i g ha s18 8 1 ，b u tt h ed i e l e c t r i cl o s si sa l s oa s 1 l i g ha u s1 37a th i g ha l t e r n a t ef r e q u e n c yd u et ot h eu n s t a b l ec h e l a t i n ge f f e c to fd m s o t ot h eb l e n d ss y s t e m 4 p all - g - g m ai so b t a i n e d b y s m a l lm o l e c u l e g r a f t i n ga p p r o a c h , a n d i i i p all - g g m a p v d fb l e n di st h e np r e p a r e dt h r o u g hm e l tb l e n d i n g t h es t r o n gp o l a r e f f e c ta n dt h eo c c u n _ e n c eo fg r a f t i n gr e a c t i o nm a k e st h ed i e l e c t r i cp r o p e r t i e so fb l e n d m a t e r i a l si m p r o v e dg r e a t l y d i e l e c t r i cc o n s t a n to f3 4a n dd i e l e c t r i cl o s sl e s st h a n0 0 5 a r eo b t a i n e da tt h eg m ac o n t e n to f10 t h el e a k a g ec u r r e n to ft h eb l e n di sl o w e r t h a nt h a to f p a l l p v d e 5 a l t e r n a t i n gc o p o l y m e ro fv i n y l a c e t a t ea n dm a l e i ca n h y d r i d e ( v a m a ) i s p r e p a r e da sm a c r o m o l e c u l ec o m p a t i b i l i z e r v a m ai sr e a c t e dw i t hp a l 1t op r o d u c e p a l l g - 、，a m ag r a f t i n gc o p o l y m e rw h i c hi st h e nb l e n d e dw i t hp v d f ，a n dt h er e s u l t s s h o wt h a tp all - g v a - i v i ad e c r e a s e st h ei n t e r f a c i a lt e n s i o no ft h et w op h a s e sa n d i n c r e a s e st h ec o m p a t i b i l i t yo fp v d fa n dp a l1 h o w e v e r , t h er e m a r k a b l ei n c r e a s eo f c o m p a t i b i l i t yd o e sn o ti m p r o v et h ed i e l e c t r i cc o n s t a n tb u td e c r e a s e st h ed i e l e c t r i cl o s s o ft h eb l e n d ss y s t e m 6 a d d i n gc o p o l y m e ro fs t y r e n ea n dm a l e i ca n h y d r i d e ( s m a ) t ob l e n dw i t hp a ll a n dp v d f , w h e np al1 p v d f s m ab l e n d sw e r eu n i a x i a u yo r i e n t e db yd r a w i n gc a n d e c r e a s e dt h ed i e l e c t r i cl o s s ( t a n s o 0 7 ) ，i n c r e a s e dd i e l e c t r i cc o n s t a n t ( e b l e n d = 5 9 ) t h e v o l t a g e - c u r r e n tt e s ta n a l y s i sf o u n dt h a tt h er e m n a n tc u r r e n to fp a l1 p v d fb l e n d si s a sl o wa sl0 。7 u a e m 2 t h er e m n a n tc u r r e n ta t0vo fp al1 p v d fb l e n dw i t hs m ai sa n o r d e ro f m a g n i t u d el o w e rt h a nt h a to fp a l1 p v d fb l e n dw i t h o u ts m a t h ee f f e c to fm a c r o m o l e c u l a rm o r p h o l o g ya l t e r a t i o n si nr e s p o n s i v ef i e l do nt h e i r e l e c t r i c a la n dc h a r g es t o r a g ep r o p e r t i e sc a r lb r i n gn e wp o s s i b i l i t i e si n t oe f f e c tf o r f u n c t i o n a lc o m p o s i t em a t e r i a l s k e y w o r d s ：a l l - o r g a n i cd i e l e c t r i cm a t e r i a l s ，h i g h - k ，e n e r g ys t o r a g e , p a p v d fb l e n d s ， a s s o c i a t i o n ，c o m p a t i b i l i z e r , i n t e r m o l e c u l a ri n t e r e a c t i o n 摘 目录 a b s t r a c t 第1 章绪论。 1 1 储能材料的基本理论1 1 2 储能材料的特性表征3 1 2 1 分子的极化4 1 2 2 介电常数6 1 2 3 介电损耗7 1 2 4 击穿强度9 1 3 储能材料的分类l o 1 3 1 陶瓷聚合物复合材料1 0 1 3 2 导电体聚合物复合材料1 1 1 3 3 聚合物基全有机材料13 1 4 聚合物基全有机储能材料的制备方法1 5 1 5 本课题研究意义，方法和内容1 6 1 5 1 研究意义1 6 1 5 2 研究方法17 1 5 3 研究内容18 第2 章p a p v d f 共混储能材料的制备和性能 2 0 2 1 引言2 0 2 2 实验部分2 0 2 2 1 实验原料2 0 2 2 2p a p ) f 材料的制备2 0 2 2 3p a p v d f 共混材料结构表征与性能分析2 1 2 3 结果与讨论2 2 2 3 1p v d f 及p a 的结构2 2 2 3 2p a p v d f 共混材料的结构分析3 2 2 3 2 1 刚p v d f 共混材料f t m 分析3 2 2 3 2 2 州p ) f 共混材料x r d 3 4 2 3 2 3p a p v d f 共混材料微观形貌分析3 5 2 3 3p a l1 p v d f 共混材料的热性能。3 6 2 3 4 p a p v d f 共混材料的介电性能分析3 7 2 3 4 1 频率对p a p v d f 共混材料介电常数的影响3 7 2 3 4 1 频率对p a p v d f 共混材料介电损耗的影响3 8 2 3 5p a l1 p v d f 共混材料的耐压性能3 9 2 3 6p a l1 p v d f 共混材料储能特性研究4 1 2 3 7 温度对p a l l p v d f 共混材料介电性能的影响4 3 2 - 3 8 拉伸对p a l l p v d f 共混材料介电性能的影响4 3 2 3 9p a l1 p v d f 共混材料的力学性能4 4 2 4 本章小结4 5 第3 章溶液法制备p a l l p v i ) f 共混材料的介电性能4 6 3 1 引言4 6 3 2 实验部分4 6 3 3 3 4 3 2 1 实验原料4 6 3 2 2 溶液法制备p a l1 p v d f 共混材料4 6 3 2 3p a l1 p v d f 结构测试及性能表征4 7 结果与讨论4 7 3 3 1 溶液法制备p a l1 p v d f 共混材料的表征分析4 7 3 3 1 1 溶液法制备p a l1 p v d f 共混材料的f t 瓜4 7 3 3 1 2 溶液法制备p a l l p v d f 共混材料的x r d 4 8 3 3 1 3 溶液法制备p a l1 p v d f 共混材料的s e m 4 9 3 3 2 溶液法制备p a l l p v d f 共混材料介电性能研究5 0 3 3 2 1 频率对溶液法制备p a l l p v d f 共混材料介电常数的影响5 0 3 3 2 2 频率对溶液法制备p a l1 p v d f 共混材料介电损耗的影响5 1 3 3 2 3d m s o 溶液浓度对p a l1 p v d f 共混材料介电常数的影响5 2 3 3 2 4d m s o 溶液浓度对p a l1 p v d f 共混材料介电损耗的影响5 3 d 、结5 3 第4 章g m a 改性p a l l 对共混体系性能的影响 5 5 4 1 引言5 5 4 2 实验部分5 5 4 2 1 实验原料5 5 4 2 2p a l1 - g - g m a p v d f 共混物的制备5 5 4 2 3p a l l g - g m a p v d f 材料结构表征及性能测试5 6 4 3 结果与讨论5 6 4 3 1p a l1 g - g m a p v d f 共混材料表征分析5 6 4 3 1 1p a l1 - g - g m a p v d f 共混材料的f t i r 5 6 4 3 1 2p a l 1 - g - g m a p v d f 共混材料的x r d 5 8 4 3 1 3p a l1 - g g m a p v d f 共混材料的t e m 5 8 4 3 1 4p a l1 - g g m a p v d f 共混材料的d s c 5 9 4 3 1 5p a l1 - g g m a p v d f 共混材料的d m a 6 0 4 3 2p a l l g g m a p v d f 共混材料介电性能研究6 1 4 3 3p a l 1 - g g m a p v d f 共混材料i v 分析6 4 4 4 、结6 4 第5 章v a m a 对p a l l p v d f 电性能的影响。6 5 5 1 引言6 5 5 2 实验部分6 5 5 2 1 实验原料6 5 5 2 2 试样的制备6 5 5 2 2 1v a m a 的制备6 5 5 。2 2 2p a l1 p v d f m 气m a 共混物的制备6 5 5 2 3p a l l p v d f v a m a 结构表征与性能分析6 6 5 3 结果与讨论6 7 5 3 1p a p v d f 共混材料的结构分析6 7 5 3 1 1v a m a 的结构表征与p a l1 p v d f v a m a 的红外分析6 7 5 3 1 2p a l1 p v d f v a m a 的x r d 分析6 9 5 3 1 3p a l1 p v d f a m a 共混材料的s e m 分析7 0 5 3 2p a l1 p v d f v a m a 共混材料介电性能研究7 0 5 4 小结7 3 第6 章s m a 对p a l l p v d f 电性能的影响。 7 4 6 1 引言。7 4 6 2 实验部分7 4 6 2 1 实验原料7 4 6 2 2p a l1 伊v 】) f s m a 共混材料的制备7 4 6 2 3p a l l p v d f s m a 材料结构表征及性能测试7 5 6 3 结果与讨论7 5 6 3 1p a l1 p v d f s m a 共混材料表征分析7 5 6 3 1 1p al1 s m a 的f t i r 7 5 6 3 1 2p a l1 p v d f s m a 共混材料的x r d 分析7 6 6 3 1 3p a l1 p v d f s m a 共混材料的s e m 分析7 7 6 3 1 4p a l1 p v d f s m a 共混材料的d m a 分析。7 7 6 3 2p a l l p v d f s m a 共混材料介电性能研究7 8 6 3 2 1 频率对p a l1 p v d f s m a 共混材料介电常数的影响7 8 6 3 2 2 频率对p a l1 p v d f s m a 共混材料介电损耗的影响7 9 6 3 2 3s m a 含量对p a l1 p v d f s m a 共混材料介电常数的影响8 0 6 3 2 4s m a 含量对p a l1 p v d f s m a 共混材料介电损耗的影响8 1 6 3 3 拉伸对p a l l p v d f s m a 共混材料电性能的影响一8 1 6 3 3 1 拉伸后p a l1 p v d f s m a 共混材料的介电性能8 1 6 3 3 2 拉伸后p a l1 p v d f s m a 共混材料i v 分析8 2 6 4 小结8 2 第7 章结论跗 j g ( 谢8 6 参考文献。8 7 攻读博士学位期间发表论文 9 6 武汉理工大学博十学位论文 第1 章绪论 能量存储【l 】以多种方式存在，也简称为储能或蓄能( e i l e r g ys t o r a g e ) ，是指在自 然条件下使能量转化成较稳定的存在形态的过程。按照储存状态下能量的形态可 分为机械储能、化学储能、电磁储能( 或蓄电) 、风能储存、水能储存等【2 】。无论 是在工业生产还是日常生活中，能量储存始终占据重要地位。例如对电力行业而 言，电力需求的最大特点是昼夜负荷变化很大，用电峰的巨大谷差使峰期电力十 分紧张，谷期电力却非常过剩，如果能将谷期( 深夜和周末) 的电能储存起来供峰 期使用，将大大改善电力供需矛盾，提高发电设备的利用率【3 钏。近年来，在能量 使用方面引起人们重视的是，如何将能量以可使用的形式储存，以备需求量增加 时又能加以利用。因此，随着微电子器件以及纳米电子器件日新月异的发展，对 能源存储供应提出了更多的要求。开发性能稳定、可靠，而且可再生、更环保、 更轻便的储能材料逐步引起人们的重视【5 】。其中电能的存储为目前材料研究的重 要方面，也是较难解决的重要课题之一。储能材料除了用作埋入式电容器，储能 电容器，高机电响应的智能材料外，还可用于传感器、微波吸收材料、微电容器、 微驱动器、微电子机械和声控设备等。以电容器储能为代表的储电设备因具备上 述优势，所以电容器储能的方式一经提出，即迅速兴起，并且开展深入的研究1 6 j 。 目前，这种性能优异、质量轻便、易于加工的储能材料已成为一类新兴材料，在 先进电子设备中起着举足轻重的作用。因此，本文旨在开发同时具有高介电常数， 低介电损耗和耐电压性能好的储能介质材料，同时对其介电性能和击穿特性进行 研究探讨。 1 1 储能材料的基本理论 电磁学理论定义材料的储能密度是指单位体积容纳的电能，单位为j c m 3 。研 究表明，储能密度与外加电场强度成正比相关：外加电场强度越大则测得的储能 密度越大；外加电场接近击穿场强时测得的材料储能密度达到最大值【_ 丌。然而在 实际应用中，材料所储存的能量往往不能够完全释放，只释放出其中一部分能量 来利用。因此，所谓的储能密度是指材料在某种测试条件下( 一定电场强度下) 可 释放的能量密度。 电介质材料的储能密度是指电场强度为e 时，电位移d 的微小变化量d d 引 起的能量密度变化量，储能密度表示为： 武汉理t 大学博士学位论文 j ：f d m a x e d d j 0 式1 - 1 中：j 为储能密度，e 为电场强度，d 为电位移，d 。眦是施加最高电场强度 下的电位移d 。 根据电介质理论，电位移与电场之间存在如公式1 2 所示关系： d = g f s o e ( 1 - 2 ) 式中8 r 为相对介电常数，8 0 为真空介电常数，8 0 = 8 8 5 1 0 。1 2 f i t i 。将式( 1 2 ) 代入 式1 1 则有： 3 = f o f r b o e d e ( 1 3 ) 从式1 3 可以看出，对一种特定的电介质材料，如果用其击穿强度e b 代替e i 瑚，可 获得该电介质材料的最高储能密度。 对于氧化铝、石蜡和大多数聚合物等介电材料而言，其介电常数与电场无关， d 与e 呈线性关系。储能密度可表示为： j = 1 e 2 ( 1 4 ) 由式1 4 可以看出，对于线性电介质，其储能密度和所加电压的平方成正比， 如图1 ( a ) 8 】中三角形阴影面积所示。提高线性电介质储能密度的关键途径是提高 其所能承受的最大电场强度，即击穿强度。线性介电材料储能密度可以达到 0 7 j e r a 3 。 对于如钛酸钡等铁电体以及某些具有铁电性的聚合物而言，d ( p ) e 和e r - e 的 关系如图1 ( b ) 所示，d ( p ) 一e 是铁电性材料的电滞回线，也是铁电材料最重要的 特征。从e r e 关系图不难看出，尽管在零偏压下其材料有相当高的相对介电常数， 但随着施加电场的增大相对介电常数却明显下降，从而其所能获得的储能密度将 会显著降低。 对于反铁电体材料如特定组成的锆钛酸铅而言，其d ( p ) e 关系呈双电滞回 线图，这是反铁电陶瓷所具有的典型特征。从图1 1 ( c ) 的s r e 关系图中可以看出， 在低电场情况下，反铁电陶瓷的介电常数不随外加电场的变化，而当外加电场达 到一定值以后，其介电常数开始上升继而达到一个最大值，然后按类似于铁电材料 的规律下降，这一现象也是反铁电材料所特有的。j a f f e 等【9 】在1 9 6 1 年就对反铁电 2 武汉理工大学博士学位论文 材料的这一现象提出了理论上的解释，他认为这是在高电场强度下一种被迫进行 的相转变，即在高外电场作用下，反铁电相向铁电相转变的一种现象；他还指出上 面所提及的三种介电材料而言，图1 1 中的阴影部分代表了介电材料在放电时所 能获得的有效能量密度。另外，微波能在目前的应用几乎扩展到了化学、材料、 医学等各个领域，物质是否适合于微波加热、加热效果如何，这完全取决于物质与 微波发生相互作用的能力。然而物质的介电特性反映了其对微波的吸收和反射情 况，所以研究物质与微波相互作用的能力中一个重要且基础的问题就是研究其介 电特性。 一一 口 罗一 o f 一 尹 7 j 卢 。少 o 曩)秭时 图1