Поляризация Максвелла–Вагнера–Силларса

В диэлектрической спектроскопии большие частотно-зависимые вклады в диэлектрический отклик, особенно на низких частотах, могут исходить от накоплений заряда. Эта поляризация Максвелла-Вагнера-Силларса (или часто просто поляризация Максвелла-Вагнера ) происходит либо на внутренних диэлектрических граничных слоях в мезоскопическом масштабе, либо на внешнем интерфейсе электрод-образец в макроскопическом масштабе. В обоих случаях это приводит к разделению зарядов (например, через обедненный слой ). Заряды часто разделяются на значительном расстоянии (относительно атомных и молекулярных размеров), и вклад в диэлектрические потери может, следовательно, быть на порядки больше, чем диэлектрический отклик из-за молекулярных флуктуаций. ^[1]

Происшествия

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

Модели

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

Более сложная модель для рассмотрения интерфейсной поляризации была разработана Максвеллом ^{[ требуется ссылка ]} и позже обобщена Вагнером ^[3] и Силларсом. ^[4] Максвелл рассматривал сферическую частицу с диэлектрической проницаемостью и радиусом , подвешенную в бесконечной среде, характеризующейся . Некоторые европейские учебники представляют константу греческой буквой ω (Омега), иногда называемой константой Дойля. ^[5] ${\displaystyle \epsilon '_{2}}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle \epsilon _{1}}$ ${\displaystyle \epsilon _{1}}$

Ссылки

1. Кремер Ф. и Шёнхалс А. (ред.): Широкополосная диэлектрическая спектроскопия. – Springer-Verlag, 2003, ISBN  978-3-540-43407-8 .
2. Кремер Ф. и Шёнхалс А. (ред.): Широкополосная диэлектрическая спектроскопия. – Springer-Verlag, 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

Смотрите также

• релаксация Дебая
• Диэлектрическая дисперсия
• Диэлектрическая функция
• Диэлектрофорез
• Диполь
• Диэлектрическая проницаемость
• Эллипсометрия
• Линейная функция отклика
• Соотношение Крамерса–Кронига
• Отношения Грина–Кубо