物理百科

界面极化

2022-12-30

interfacial polarization

简介

如果电介质由不均匀的材料组成,在外电场作用下,介质中自由载流子(电子或正负离子)在宏观移动过程中,可能被介质中的陷阱或在界面上被俘获,因而在界面的区域有空间电荷积聚;于是,在这些电荷分布不均匀区域形成电偶极矩,称为界面极化或空间电荷极化.

双层电容器的弛豫谱

界面极化最简单的模型是Maxwell-Wagner双层介质电容器.它由两平行薄层的介质组成,两层的介电常数、电导率和厚度分别为(ε1、σ1、d1)和(ε2、σ2、d2).当在两极间加上阶跃电场,则全电流密度为

其中第一项为传导电流密度,而第二项为吸收电流密度,它反映了界面极化建立的弛豫过程.其中τ称为弛豫时间.如果外加交变电场E=E0eiωt,则当电场频率逐渐增加到1/τ附近时,双层电容器将呈现色散与吸收的特征,可以求得介电常数的两分量为

上列方程组与Debye方程相似,但附加了电导项σ/ω,其中σ为双层介质的电导率

因为σ/ω随ω增加而下降,故ε”与Debye偶极子弛豫规律不同,定义界面极化率as

因此

其中N是单位体积分子数.如果改变介质2的几何形状,变成球形、椭球形或圆柱形微粒埋嵌在介质1中,构成弥散系的复合介质.则微粒的极化将与其形状及其相对于外电场的取向有关.如果微粒由几种不同的介质组成,每一种介质有其自己的弛豫时间,则总的体系的吸收曲线将变宽.

拓展资料

界面极化效应  界面优化  界面状态  电极化  弱极化  体极化  电阻极化  介电极化  界面聚合  浓度极化