《高分子物理》課后習(xí)題-聚合物的電性能、熱性能、光學(xué)性能和表面與界面性能

PAGEPAGE1《高分子物理》課后習(xí)題——聚合物的電性能、熱性能、光學(xué)性能和表面與界面性能1.名詞解釋：取向極化；介電損耗；電擊穿；介電松弛譜；Cole-Cole圖；非線性光學(xué)性質(zhì)；全反射取向極化：又稱偶極極化，是具有永久偶極矩的極性分子沿外場方向排列的現(xiàn)象。介電損耗：在外電場作用下，由于分子極化引起的電能的損耗，用介電損耗角正切tan表示。電擊穿：當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到某些臨界數(shù)值（這對(duì)不同材料是不同的）時(shí)，載流子從外部電場所獲得的能量大大超過它們與周圍碰撞所損失的部分能量，將使被撞擊的高分子鏈發(fā)生電離，產(chǎn)生新的載流子，如此繼續(xù)，就會(huì)發(fā)生所謂的“雪崩”現(xiàn)象，以致電流急劇上升，聚合物發(fā)生擊穿。這類擊穿叫做電擊穿。介電松弛譜：完成取向極化所需的時(shí)間范圍很寬，與力學(xué)松弛時(shí)間譜類似的一個(gè)時(shí)間譜。Cole-Cole圖：根據(jù)公式以對(duì)作圖，得到圓心在（，0）、半徑為的半圓，稱為Cole-Cole圖。非線性光學(xué)性質(zhì)：光波作為一種電磁波，在很高的電場強(qiáng)度下，極化強(qiáng)度與電場強(qiáng)度之間呈現(xiàn)非線性關(guān)系的性質(zhì)。全反射：折射光消失，入射光全部反射。2.比較聚合物介電松弛和力學(xué)松弛的異同點(diǎn)。3.討論影響聚合物介電常數(shù)和介電損耗的因素。答：影響因素（1）電場頻率的影響：在低頻區(qū)，介電常數(shù)達(dá)到最大值，而介電損耗最??；在光頻區(qū)，介電常數(shù)很小，介電損耗也小。（2）溫度的影響：溫度過低和都很??；升高溫度，和都增大；進(jìn)一步升高溫度，又變得很小，而介電常數(shù)通過一個(gè)峰值后緩慢的隨溫度升高而下降。（3）增塑劑的影響：介電損耗隨增塑劑含量的增加而移向低溫。（4）雜質(zhì)的影響：對(duì)于非極性高聚物來說，雜質(zhì)是引起介電損耗的主要原因。4.什么叫聚合物的駐極體？什么叫熱釋電流法(TSC)?該法為什么能有效的研究聚合物的分子運(yùn)動(dòng)？答：（1）駐極體是具有被凍結(jié)的長壽命（相對(duì)于觀察時(shí)間而言）非平衡偶極矩的電介質(zhì)。（2）將駐極體在無外電場作用下加熱，駐極體內(nèi)原先被凍結(jié)的取向偶極矩會(huì)解取向（退極化）；被俘獲在陷阱內(nèi)的真實(shí)電荷會(huì)解俘獲，電極極板上的感應(yīng)電荷會(huì)釋放出來，從而產(chǎn)生電流，這種方法就熱釋電流法（TSC）。（3）用熱釋電流法測出電流—溫度譜（TSC譜），曲線上α、β和γ峰反映主鏈鏈段與局部模式分子運(yùn)動(dòng)所貢獻(xiàn)的熱釋電流，ρ峰歸屬于陷阱載流子解俘獲電流，一般出現(xiàn)在極化溫度以上。5.結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物的分子結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性關(guān)系如何？舉例說明。答：（1）具有共軛雙鍵的高聚物：聚乙炔，聚苯乙炔等，可用作半導(dǎo)體或?qū)w；（2）電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物和自由基-離子化合物：聚2-乙烯吡啶-碘，TCNQ為電子接受體的聚合物等，導(dǎo)電率不高，但拉伸形變達(dá)到80%時(shí)，導(dǎo)電性仍能不受破壞；（3）金屬有機(jī)共軛結(jié)構(gòu)高聚物：將金屬引入高聚物主鏈即得到金屬有機(jī)高聚物。如聚銅鈦菁。6.簡述導(dǎo)電聚合物的研究意義。答：高性能導(dǎo)電聚合物即新一代的有機(jī)電子功能材料的研制，將為高密度信息處理、高效能量轉(zhuǎn)換等高科技的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。7.什么叫聚合物的耐熱性和熱穩(wěn)定性？如何提高聚合物的耐熱性和熱穩(wěn)定性？答：（1）耐熱性：聚合物材料抵抗熱變形和熱分解的能力。熱穩(wěn)定性：聚合物耐熱降解或老化的性能。（2）提高聚合物耐熱性的方法:a.增加高分子鏈的剛性；b.提高聚合物的結(jié)晶性；c.進(jìn)行交聯(lián)。提高熱穩(wěn)定性的方法：a.在高分子鏈中避免弱鍵；b.在高分子主鏈中避免一長串連接的亞甲基，并盡量引入較大比例的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；c.合成“梯形”、“螺形”和“片狀”結(jié)構(gòu)的聚合物。8.討論提高聚合物透明性的途徑。答：a.加防反射膜；b.使聚合物在可見光頻率區(qū)無基準(zhǔn)振動(dòng)；c.增加聚合物非晶成分；d.添加成核劑，采用急冷結(jié)晶的方法得到微細(xì)結(jié)晶。9.簡述影響聚合物界面張力的因素。如何降低聚合物之間的界面張力？