ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
переработке полимеров в изделия, как правило, происходит ориентация молекул, которая приводит к
изменению структуры полимера, к появлению анизотропии диэлектрических свойств. Значения танген-
са угла диэлектрических потерь, так же как и диэлектрической проницаемости, будут зависеть от рас-
положения вектора напряженности электрического поля Е в направлении ориентации и перпендикуляр-
но к нему. Таким образом, изучение диэлектрических свойств полимерных материалов позволяет выяс-
нить некоторые закономерности строения полимеров.
Поведение диэлектрика в электромагнитном поле описывается уравнениями Максвелла, которые
позволяют вычислить параметры электрического Е и магнитного Н полей, а также электрической D и
магнитной В индукции при заданных распределениях зарядов и токов в пространстве.
Взаимодействие микрорадиоволн с исследуемым материалом характеризуется коэффициентами от-
ражения и прохождения, поглощением, рассеянием, изменением вида поляризации, типом волны. Эти
параметры микрорадиоволн зависят от диэлектрической проницаемости, коэффициента поглощения и
проводимости. Поэтому для изучения структуры полимерных материалов и изделий из них необходимо
проводить измерения диэлектрической проницаемости, а при наличии диэлектрической анизотропии
измерять ε в направлениях главных осей анизотропии.
Для измерения ε в микрорадиоволновом диапазоне широкое применение нашли интерференционные
методы, сущность которых заключается в сравнении фаз двух волн; опорной, имеющей постоянную
фазу, и отраженной или прошедшей через образец, фаза которой зависит от свойств исследуемого
образца. Эти методы наиболее эффективны для измерения ε наполненных полимеров.
Для ненаполненных полимеров, у которых диэлектрическая проницаемость определяется молеку-
лярной упорядоченностью, может быть использован микрорадиоволновой метод, при котором антен-
ный промежуток представляет собой открытый резонатор.
В отличие от цилиндрических и прямоугольных резонаторов, объем открытого резонатора на боль-
шом протяжении не ограничивается металлическими плоскостями. В микрорадиоволновом диапазоне
частот открытый резонатор является аналогом интерферометра Фабри – Перо в оптике. В простейшем
случае открытый резонатор состоит из двух плоских бесконечных тонких дисков, расположенных па-
раллельно друг другу так, что их оси симметрии совпадают. Такие резонаторы имеют дискретный
спектр резонансных частот и соответствующие им собственные колебания с малыми потерями на излу-
чение в свободное пространство. Условием резонанса в резонаторе является целое число полуволн, ук-
ладывающихся по длине резонатора
λ
ρ=
2
: ll
(где ρ = 1, 2, 3, …).
Для измерения диэлектрических свойств ненаполненных полимеров может быть применен микрорадио-
волновый метод, основанный на настройке антенного промежутка в резонанс.
Для наполненных полимерных материалов – композиций, состоящих из полимерного связующего и
различных добавок, улучшающих механические свойства полимеров, – нет необходимости использо-
вать такой высокочувствительный метод. Композиционные материалы, в отличие от растворов и пла-
стифицированных полимеров, не являются смесями на молекулярном уровне. Размеры входящих в них
включений всегда значительно превышают размеры молекул и в некоторых случаях, например для
стекловолокнистых и слоистых пластиков, размеры включений (волокон) соизмеримы с длиной волны и
даже превышают ее. Диэлектрическая анизотропия в таких материалах создается за счет упорядоченно-
сти частиц, наполняющих полимер, а для стекловолокнистых и слоистых пластиков – определенной
ориентацией волокон в заданном направлении. Направление преимущественной ориентации определя-
ется с помощью поляризационного метода. В зависимости от условий можно использовать метод как
«на прохождение», так «на отражение».
Ориентацию наполнителя можно контролировать не только по интенсивности СВЧ-сигнала, но и по
значениям диэлектрической проницаемости. Значения диэлектрической проницаемости можно также
связать с содержанием стекловолокна и связующего, если будут известны значения ε каждой компонен-
ты. Для стекловолокнистых материалов с одноосно ориентированными волокнами, связь между изме-
ренной диэлектрической проницаемостью в двух направлениях, диэлектрическими проницаемостями
компонент и объемными долями компонентов дается выражениями при ориентации вектора
E
вдоль
ориентации волокон
ε
2211
VV
ε
+
ε
=
;
при ориентации вектора E перпендикулярно ориентации волокон
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- …
- следующая ›
- последняя »
