V. Электрические свойства полимеров

По величине удельной электрической проводимости или обратной ей величине удельного сопротивления полимеры могут быть проводниками, полупроводниками или диэлектриками. Полимеры являются материалами с очень ценными диэлектрическими (изолирующими) свойствами. Диэлектрические свойства полимеров характеризуются удельным объемом и удельным поверхностным сопротивлением, электрической прочностью, диэлектрической проницаемостью и уровнем диэлектрических потерь.

Объемная проводимость полимеров _v обычно имеет ионную природу, причем ионы являются примесными. Поэтому _v сильно зависит от наличия примесей, особенно воды, и уменьшается с ростом температуры.

Удельное поверхностное сопротивление полимера _s зависит от наличия адсорбированных примесей и влажности воздуха. Поскольку поверхностные загрязнения легко удаляются, значения _s полимеров с очищенной поверхностью в сухой атмосфере значительно выше значений _v.

Электрическая прочность - минимальная напряженность внешнего электрического поля, при которой происходит его пробой, или, другими словами, диэлектрик становится проводником. Различают тепловой и внутренний пробой. Первый обусловлен разогревом диэлектрика при прохождении электрического тока из-за диэлектрических потерь. Повышение температуры увеличивает проводимость и дальнейший разогрев до разрушения образца. Внутренний пробой происходит в результате прогрессирующей ионизации диэлектрика, вызванной электрическим полем. Полярные полимеры имеют более высокую электрическую прочность по сравнению с неполярными.

Диэлектрическая проницаемость равна отношению емкости конденсатора, заполненного диэлектриком, к емкости конденсатора, пластины которого разделены вакуумом. Знание величины диэлектрической проницаемости полимеров очень важно для определения областей их практического использования в качестве диэлектриков.

Потеря части энергии внешнего электромагнитного поля, приложенного к полимерному диэлектрику, вследствие перехода в энергию в форме теплоты называется диэлектрическими потерями, которые возникают из-за стремления диполей ориентироваться «по полю», что приводит к перемещению различных групп атомов, связанному с трением.

Полимеры с сопряженными связями в определенных условиях обладают проводимостью, равной или близкой проводимости металлов, поэтому данный класс полимеров часто называют синтетическими металлами. К таким полимерам относятся как линейные полимеры, так и сшитые типа графита.

14