材料介电常数介质损耗的特性分析

      电介质极化是指在外电场作用下，电介质表面出现极化电荷，内部沿电场方向产生感应电偶极矩的现象。电介质极化有四种基本形式:电子位移极化、原子(或离子)位移极化、转向极化和夹层极化.

      介电常数可以用来在宏观上反应固体电介质的极化行为。从宏观的角度来说，极化就是物质的正、负电荷重心发生偏移，破坏了电中性的过程。相对介电常数sy是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，反映了介电物质增加电容器电容能力的度量。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数的乘积。随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。复合材料应用于电力电子领域时，希望其介电常数值越小越好。复合材料在电场中存在以下三种极化形式:

(1)位移极化；制备热界面复合复合材料使用的硅橡胶属于非极性介质，位移极化占主导地位，在外电场作用下，构成分子的原子(或异号离子)之间发生相对弹性位移而产生感应偶极矩;

(2)转向极化；当硅橡胶基体中存在水分子等极性分子时，极性分子可通过氢键作用于硅橡胶分子的侧面，在电场作用下偶极子将沿电场方向发生转向从而产生宏观偶极矩;

(3)夹层极化；当构成热界面复合材料的高导热填料体系中含有多种填料且每种填料的热导率互不相同时，不同填料界面之间会产生界面极化现象，夹层极化由电荷感应或者电荷注入产生。

       介质损耗也叫介质损失，是指电介质在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，将一部分电能转变成热能释放掉，从而在其内部引起能量损耗的现象。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角的余角6称为介质损耗角。复合材料中有因电导引起的泄漏电流，因此在交直流电压下都存在损耗。介质损耗的大小在一定程度上可以说明复合材料的绝缘性能的优劣。电介质损耗按照产生机理可分为以下三个方面:

(1)松弛损耗；电介质在电场作用下发生的各种极化都需要一定的时间才能建立，当偶极子的转向极化跟不上电场周期的变化时，电介质极化与电场就产生了相位差，产生松弛现象，这一过程将消耗能量。当松弛时间与交变电场的周期T相等时，介质损耗具有极大值；

(2)共振损耗；电介质可以看成是原子、离子或电子等许多振子的集合，这些振子在电场作用下作受迫振动，导致能量的损耗和吸收。当电场频率等于振子固有频率，即产生共振时，损失的能量最大，故称电介质共振损耗;

(3)电导损耗；电介质均具有一定电导，导电载流子在电场作用下定向漂移，形成传导电流，传导电流以热的形式消耗掉，电导损耗与频率无关。