[发明专利]一种介电温谱测试方法

说明书

本发明属于材料性能测试技术领域，提供了一种介电温谱测试方法。本发明提供的方法在待测对象的温度随时间变化的过程中，持续测量待测对象的介电特性，记录不同温度下的介电频谱，由此获取待测对象的介电温谱。该方法仅需一个温度升高或降低的过程，即可得到薄膜的介电温谱，无需繁琐地在每一个测试温度点下停留一段时间，极大地降低了科研人员的人力成本。由于本发明的方法，薄膜的温度连续、线性地上升或下降，整个过程持续不断，由计算机自动地测量和记录数据，因此，从理论上说，本发明的一个测试的过程所得到的温频参数，即相当于大量的温度点下测量得到的工作频率特性。

技术领域

本发明属于材料性能测试技术领域，涉及一种介电温谱测试方法。

背景技术

在交变电场作用下，电介质有弛豫现象，电介质的电容率是与电场频率相关的，描述这种关系的方程称为德拜方程，其表示式如下：

材料自身的多种介电机理或极化效应(参见图3)。介电材料中包含有序排列的电荷载流子，这些载流子如果受到电场作用，将会发生位移。极化导致电荷对电场进行补偿，正电荷和负电荷会朝相反方向移动。

从微观角度上看，有多种介电机理会对介电特性产生影响。偶极子取向和离子传导在微波频率上会发生强烈的相互作用。例如，水分子是永久性偶极子，在交替电场的作用下会发生旋转。这些机理具有非常大的损耗，这可以解释为什么微波炉能够加热食物。原子和电子机理相对较弱，在微波范围内通常是恒定不变的。每个介电机理都具有特征的“截止频率”。随着频率的增加，较慢的机理会依次退出，只剩下较快的机理，用ε'表示。损耗因子(εr)将会在每个临界频率上达到相应的峰值。对于不同的材料，每个机理的幅度和“截止频率”都是独一无二的。水在低频范围内具有非常强的偶极子效应，但是其介电常数在22GHz附近会明显下降。谐振效应通常与电子或原子偏振有关。

弛豫效应通常与取向偏振有关。温度对弛豫极化有影响，因此也影响到介质损耗功率、介电常数、损耗角正切的变化。温度升高，弛豫极化增加，且离子间易发生移动，所以极化的弛豫时间减小。介电温谱是瓷器(陶器)、云母、玻璃、塑料等物质的一项重要的物理性质。通过测定材料的介电温谱可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据。

介电温谱相关现有技术文献例举如下(不限于)：

[1]史翔,杜慧玲,张晰.气氛环境介电温谱测试系统的研制[J].西安科技大学学报,2011(04):459-462467.

[2]华强.低温介电温谱测试系统的研发与应用[D].西安科技大学,2009.

[3]张超,余大书.PLZT(7/40/60)薄膜介电驰豫特征的研究[J].天津师范大学学报(自然科学版),2011,31(3):41-44.

[4]李为平,柳和生,那兵,等.聚偏氟乙烯基复合薄膜的构筑及其介电和储能特性[J].东华理工大学学报(自然科学版),2019.

[5]Basceri C,Streiffer S K,Kingon A I,et al.The dielectric responseas a function of temperature and film thickness of fiber-textured(Ba,Sr)TiO₃thin films grown by chemical vapor deposition[J].Journal of Applied Physics,1997,82(5):2497-2504.