Maxwell-Wagner-Sillars interfaciale Polarisation in dielektrischen Spektren von Verbundmaterialien: Skalierungsgesetze und Anwendungen

In der aktuellen Studie wird eine experimentelle und theoretische Untersuchung der Skalierungsgesetze präsentiert, die das Phänomen der Maxwell-Wagner-Sillars interfacialen Polarisation in Verbundmaterialien in Abhängigkeit von Morphologie, Volumenanteil, Orientierung der Füllstoffe, Formfaktor und der Anwesenheit von Interphasen regeln. Durch Berücksichtigung der komplexen dielektrischen Funktion der Matrix und der Füllstoffe werden die dielektrischen Spektren im Frequenzbereich von 10^7 Hz bis 10^-2 Hz berechnet und mit dielektrischen Messungen durch Breitband-Dielektrik-Spektroskopie verglichen, die im Frequenzbereich von 10^7 Hz bis 0,5 Hz und zwischen -90 °C und 150 °C durchgeführt wurden. Es wird berichtet, dass die charakteristischen Frequenzen der globalen dielektrischen Antwort stark mit dem Leitfähigkeitswert der leitfähigen Phase variieren, während eine viel schwächere Abhängigkeit bei der Variation des Volumenanteils, des Formfaktors und der Orientierung der Füllstoffe beobachtet wird. Der Wert der Permittivität bei niedriger Frequenz ändert sich nicht mit dem Leitfähigkeitswert, während eine signifikante Variation in Abhängigkeit von der Morphologie des Verbundmaterials, dem Formfaktor, der Orientierung der Füllstoffe und der Anwesenheit von Grenzflächen mit unterschiedlichen Eigenschaften festgestellt wird. Zwei mögliche Anwendungen unserer Analyse werden berichtet: (i) die Messung der Leitfähigkeit von Materialien ohne direkten elektrischen Kontakt zwischen den Elektroden und der Probe und (ii) die Unterscheidung unterschiedlicher Phänomene der elektrischen Polarisation in komplexen Materialien durch Analyse der Skalierungsgesetze. Unsere Studie liefert somit eine nützliche und notwendige Analyse des dielektrischen Verhaltens von Verbundmaterialien, bei denen die Effekte der interfacialen Polarisation eine zentrale Rolle spielen.