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冷熱臺在低溫介電性能測試中的應用
- 分類： 行業(yè)知識
- 作者：周酉林
- 來源：本站
- 發(fā)布時間：2024-04-16
- 訪問量： 432
【概要描述】介電性能，作為材料在電場作用下的響應能力的度量，是評估材料電性質(zhì)不可或缺的關鍵指標。通過對其進行全面···
冷熱臺在低溫介電性能測試中的應用
【概要描述】介電性能，作為材料在電場作用下的響應能力的度量，是評估材料電性質(zhì)不可或缺的關鍵指標。通過對其進行全面···
- 分類： 行業(yè)知識
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介電性能，作為材料在電場作用下的響應能力的度量，是評估材料電性質(zhì)不可或缺的關鍵指標。通過對其進行全面細致的測試，我們可以精確掌握材料在電場作用下的各項性能參數(shù)，包括但不限于介電常數(shù)、介電損耗、絕緣強度以及介電擊穿電壓等。
介電常數(shù)，這一物理量直接反映了材料在電場中的極化程度。其數(shù)值的大小是衡量材料電場響應能力的直接依據(jù)，常數(shù)值越大，意味著材料在電場作用下的極化現(xiàn)象越顯著。
介電損耗，則是指材料在電場作用下所產(chǎn)生的能量損耗，通常通過損耗因子進行量化評估。這一指標為我們揭示了材料在電場中能量耗散的具體情況。
絕緣強度，這一參數(shù)則是用于量化材料在電場作用下所能承受的最大電場強度，從而判斷材料的絕緣性能優(yōu)劣。
介電擊穿電壓，它代表了材料在電場作用下發(fā)生擊穿的電壓閾值，通過測試這一指標，我們可以評估材料在電場作用下的耐電擊穿能力。
在介電性能測試中，低溫條件下的測試具有諸多顯著優(yōu)勢。
首先，它能夠清晰揭示溫度對介電性能的影響機制，通過在不同溫度下進行測試，我們可以觀察到材料性能隨溫度變化的趨勢，這對于我們理解材料在特定或極端條件下的性能表現(xiàn)至關重要。
其次，低溫測試有助于提高測試的精確性和可靠性，減少高溫環(huán)境下可能受到的熱噪聲和其他干擾因素的影響，從而提高測試數(shù)據(jù)的準確性。此外，低溫測試還能夠模擬實際使用環(huán)境中的溫度波動，使測試結果更加貼近實際應用場景。
最后，低溫測試有助于拓展測試范圍，覆蓋更廣泛的工作溫度和頻率范圍，為材料的應用提供更全面的信息支持。
在應用方面，低溫介電性能測試適用于多種材料，如陶瓷材料、薄膜材料、固體電解質(zhì)以及多功能復合材料等。例如，在陶瓷材料方面，低溫環(huán)境可能會引發(fā)其介電性能的顯著變化，因此進行低溫測試對于了解其性能表現(xiàn)至關重要。對于薄膜材料，其在微電子和半導體領域的應用廣泛，其介電性能對器件性能具有直接影響，低溫測試有助于揭示其在低溫下的介電行為。在固體電解質(zhì)方面，低溫測試有助于了解其在低溫下的離子傳導和介電性能，為提升固態(tài)電池和超級電容器等新型能源器件的性能提供指導。而對于多功能復合材料，低溫測試可以評估其在復雜環(huán)境中的性能表現(xiàn)，為其在實際應用中的推廣提供支持。
以聚酰亞胺（PI）薄膜[1]為例，作為一種高性能的絕緣材料，其在微電子、航空航天等領域的應用廣泛。由于其工作環(huán)境往往涉及低溫條件，因此對其進行低溫介電測試具有重要意義。通過測試，我們可以獲得PI薄膜在不同溫度下的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、介電強度等關鍵參數(shù)，從而評估其在低溫環(huán)境下的絕緣性能和穩(wěn)定性。同時，結合材料的微觀結構和成分分析，我們可以揭示影響介電性能的關鍵因素，為PI薄膜的性能優(yōu)化提供指導。此外，了解PI薄膜在低溫下的介電性能還有助于拓展其在極端環(huán)境下的應用，如航空航天領域中的耐低溫電子元器件和電纜等。
又如氧化石墨烯（GO）[2]為例，氧化石墨烯在 100 Hz - 1 MHz 頻率范圍和 77 - 475 K 溫度范圍內(nèi)的介電弛豫研究。在較低溫度（<250 K）下，測得的交流電導率隨頻率呈線性變化。 然而，在較高溫度下，它幾乎與頻率無關，因為該區(qū)域中直流電導率占主導地位。在介電測量研究中，觀察到介電常數(shù)隨著溫度高達 300 K 快速增加。在測量的交流電導率接近直流電導率的溫度區(qū)域中觀察到寬的損耗峰值。復介電常數(shù)的實部和虛部的高值行為已根據(jù)介電模量形式進行了徹底研究，并將其歸因于絕緣 sp3 區(qū)域和導電 sp2 域之間的界面極化。 該材料在大介電常數(shù)應用方面表現(xiàn)出巨大的潛力。
綜上所述，低溫介電性能測試對于全面評估材料的電性質(zhì)具有重要意義。通過測試，我們不僅可以深入了解材料在低溫環(huán)境下的介電性能，還可以為材料的優(yōu)化、應用拓展以及理論模型構建提供重要的指導意義。
為實現(xiàn)低溫/變溫介電性能的測試，武漢嘉儀通JouleYacht可提供全套解決方案，通過變溫臺（LND-3）和介電測試系統(tǒng)（如安捷倫4294A、Novocontrol Concept 80、巨浪TZDZ-RT-1000等）進行匹配，實現(xiàn)介電性能測試設備與樣品的電信號傳導，從而實現(xiàn)78-600K范圍內(nèi)的介電性能測試。
變溫臺（LND-3）是能夠提供很好的溫度梯度和高穩(wěn)定性的溫度場，具有78--600K的寬溫度范圍、0.1K的高精度控溫等特性，并可以為客戶設計定制化樣品臺，匹配客戶檢測設備，可實現(xiàn)在低溫下或變溫下電學、磁學、電磁學、光學、光電學、熱力學、力學、聲學等性能測試。
圖1 氧化石墨烯的低溫介電性能
[1]Steeman P A M, Maurer F H J. Dielectric properties of polyamide-4, 6[J]. Polymer, 1992, 33(20): 4236-4241.
[2]Kumar R, Kaur A. Low frequency AC conduction and dielectric spectroscopy investigations on graphene oxide using dielectric modulus approach[J]. Diamond and Related Materials, 2021, 120: 108633.
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