《高分子物理》课后习题-聚合物的电性能、热性能、光学性能和表面与界面性能

PAGEPAGE1《高分子物理》课后习题——聚合物的电性能、热性能、光学性能和表面与界面性能1.名词解释：取向极化；介电损耗；电击穿；介电松弛谱；Cole-Cole图；非线性光学性质；全反射取向极化：又称偶极极化，是具有永久偶极矩的极性分子沿外场方向排列的现象。介电损耗：在外电场作用下，由于分子极化引起的电能的损耗，用介电损耗角正切tan表示。电击穿：当电场强度达到某些临界数值（这对不同材料是不同的）时，载流子从外部电场所获得的能量大大超过它们与周围碰撞所损失的部分能量，将使被撞击的高分子链发生电离，产生新的载流子，如此继续，就会发生所谓的“雪崩”现象，以致电流急剧上升，聚合物发生击穿。这类击穿叫做电击穿。介电松弛谱：完成取向极化所需的时间范围很宽，与力学松弛时间谱类似的一个时间谱。Cole-Cole图：根据公式以对作图，得到圆心在（，0）、半径为的半圆，称为Cole-Cole图。非线性光学性质：光波作为一种电磁波，在很高的电场强度下，极化强度与电场强度之间呈现非线性关系的性质。全反射：折射光消失，入射光全部反射。2.比较聚合物介电松弛和力学松弛的异同点。3.讨论影响聚合物介电常数和介电损耗的因素。答：影响因素（1）电场频率的影响：在低频区，介电常数达到最大值，而介电损耗最小；在光频区，介电常数很小，介电损耗也小。（2）温度的影响：温度过低和都很小；升高温度，和都增大；进一步升高温度，又变得很小，而介电常数通过一个峰值后缓慢的随温度升高而下降。（3）增塑剂的影响：介电损耗随增塑剂含量的增加而移向低温。（4）杂质的影响：对于非极性高聚物来说，杂质是引起介电损耗的主要原因。4.什么叫聚合物的驻极体？什么叫热释电流法(TSC)?该法为什么能有效的研究聚合物的分子运动？答：（1）驻极体是具有被冻结的长寿命（相对于观察时间而言）非平衡偶极矩的电介质。（2）将驻极体在无外电场作用下加热，驻极体内原先被冻结的取向偶极矩会解取向（退极化）；被俘获在陷阱内的真实电荷会解俘获，电极极板上的感应电荷会释放出来，从而产生电流，这种方法就热释电流法（TSC）。（3）用热释电流法测出电流—温度谱（TSC谱），曲线上α、β和γ峰反映主链链段与局部模式分子运动所贡献的热释电流，ρ峰归属于陷阱载流子解俘获电流，一般出现在极化温度以上。5.结构型导电聚合物的分子结构与导电性关系如何？举例说明。答：（1）具有共轭双键的高聚物：聚乙炔，聚苯乙炔等，可用作半导体或导体；（2）电荷转移络合物和自由基-离子化合物：聚2-乙烯吡啶-碘，TCNQ为电子接受体的聚合物等，导电率不高，但拉伸形变达到80%时，导电性仍能不受破坏；（3）金属有机共轭结构高聚物：将金属引入高聚物主链即得到金属有机高聚物。如聚铜钛菁。6.简述导电聚合物的研究意义。答：高性能导电聚合物即新一代的有机电子功能材料的研制，将为高密度信息处理、高效能量转换等高科技的发展作出贡献。7.什么叫聚合物的耐热性和热稳定性？如何提高聚合物的耐热性和热稳定性？答：（1）耐热性：聚合物材料抵抗热变形和热分解的能力。热稳定性：聚合物耐热降解或老化的性能。（2）提高聚合物耐热性的方法:a.增加高分子链的刚性；b.提高聚合物的结晶性；c.进行交联。提高热稳定性的方法：a.在高分子链中避免弱键；b.在高分子主链中避免一长串连接的亚甲基，并尽量引入较大比例的环状结构；c.合成“梯形”、“螺形”和“片状”结构的聚合物。8.讨论提高聚合物透明性的途径。答：a.加防反射膜；b.使聚合物在可见光频率区无基准振动；c.增加聚合物非晶成分；d.添加成核剂，采用急冷结晶的方法得到微细结晶。9.简述影响聚合物界面张力的因素。如何降低聚合物之间的界面张力？