聚合物光、电、磁性能的表征
用途
对电磁波（光、电、磁）而言，传统上认为聚合物仅是惰性的绝缘材料，不导电，不导磁，对光也仅是吸收透过和反射，不会对电磁波产生影响。随着科学技术的发展，逐渐出现了导电高分子化合物，导磁高分子化合物和对光波有调制作用的非线性高分子化合物。这些新高分子化合物的出现，引起人们对高分子聚合物用作光、电、磁材料产生了兴趣。为了探讨高分子聚合物在光、电、磁等信息领域的应用，产生了对高分子化合物光、电、磁性能表征的需要。目前，对高分子光、电、磁性能的表征，主要是表征下述一些参数：光学性能：透光率，折光指数（n），非线性光学性质（二阶、三阶极化系数，倍频系数（d），线性电光系数（r），折光指数变化系数（n2）等）；电性能：电导率（σ），电阻率（ρ），电阻的温度系数，电致发光性能，介电常数（ε＇），介电损耗ε＂（或复数介电常数ε，ε＝ε＇＋jε＂）等；磁性能：磁导率（μ＇），磁损耗μ＂（或复数磁导率μ，μ＝μ＇＋jμ＂）磁滞曲线等。
由于水平所限，这里只收集了部分的表征方法，希望能起到抛砖引玉的作用，盼有关学者能协助补充其他性能的表征方法。
表征方法及原理
（1）油浸法测聚合物纤维的折射率
采用偏光显微镜观测浸于油中的纤维，“浸油”是用阿贝折光仪已测得折光指数的油剂，变换不同折光指数的油剂浸泡纤维，用偏光显微镜来观测，直至偏光显微镜目镜中不再出现纤维和浸油界面因折射率不同而出现的黑线带（称贝克线）为止，这时浸油的折光指数就是纤维在某一个方向的折光指数（例称为n││）。再旋转载物台90度，如上方法测定纤维在垂直前一方向的折光指数（例称为n┴）。如此，即可得到纤维状聚合物在二个不同方向上的折光指数。（聚合物成纤时，纤维内部高分子有取向产生，因此出现双折射现象）。
（2）聚合物电阻率（ρ）、电导率（σ）的测量
对高聚物的导电性能表征，常常需要分别表征表面导电性能和体积导电性能，即表面电阻率（ρs）（表面电导率σs），和体积电阻率ρv（体积电导率σv）。表征表面电导率的方法是：在聚合物试样的同一表面，分别放入二个平行的刀形电极，并施以直流电压，测出两电极间的电压U值和电流值（I），按下式计算试样聚合物的表面电导率σs值，并可求出试样的表面电导率
（单位为s.cm－1或西门子.cm－1）
σs为聚合物表面电导率，G为试样电极间的电导
b为试样上两电极之间距离，L为电极宽度
电导率的倒数即为电阻率ρs（单位为Ω.cm或欧姆.cm）
表征体积电导率的方法是：在聚合物试样的两个对应侧面，各放一个片状电极，并施以直流电压，测出上、下两电极间的电压U值和电路电流I值，按下式计算聚合物试样的体积电导率σs值，并可进一步求出试样的体积电阻率ρv值。
（单位为s.cm－1）
σv为聚合物体积电导率
d为聚合物试样上、下两平面间的距离（厚度）
s为试样上电极的面积
电导率的倒数，即为聚合物的体积电导率ρv（单位Ω.cm）
说明
1、当聚合物电阻值很大时，要用高阻计进行测量
2、当聚合物样品很小，且带电粒子情况复杂时（带电粒子是电子、离子、空穴等）要用共线四探针法或方形四探针法来测量样品的电阻率、电导率
（3）聚合物介电常数（ε）和介电损耗ε＂的表征
用Wiltron37217A型矢量网络分析仪，对聚合物按制样要求，制成一定尺寸的薄板样品，放于仪器中两个空腔谐振器的中央，使试样所处位置在微波磁场为零，而微波电场最大处。对谐振腔用微波进行激励，通过扰动后谐振器频率向低频侧移动的变化量及无载品质因素Q值的变化，借助计算机软件，计算出聚合物样品的复数介电常数值ε，其中ε＝ε＇＋jε＂为聚合物的实数介电常数，ε＂为聚合物的虚数介电常数值，即介电损耗值。
（4）聚合物磁性介质性能的表征（导磁率μ，μ＇和磁损耗μ＂的表征）
用Wiltron37217A型矢量网络分析仪，将聚合物按制样要求，制成一定尺寸的薄板样品，放于仪器中两个空腔谐振器的中央，使试样所处位置在微波电场为零，而微波磁场最大处。对谐振腔用微波进行激励，通过扰动前后谐振器频率向低频侧移动的变化量及无载品质因素Q值的变化，借助计算机软件，计算出聚合物样品的复数导磁率μ。其中μ＝μ＇＋jμ＂
μ＇为聚合物样品的实数导磁率（通常的“导磁率”）
μ＂为聚合物样品的虚数导磁率，即磁损耗
（5）聚合物磁性的表征
用振动样品强磁计（VSM）可测聚合物在磁场下的磁滞曲线，根据磁滞曲线的形状，可判断聚合物具有的磁性质（硬磁、软磁、顺磁性、铁磁性等）
（6）磁力显微镜（MFM）表征磁性聚合物表面的空间磁场尺寸的分布
磁力显微镜是原子力显微镜的一个变种，它和原子力显微镜（AFM）的不同之处仅在于在探针针尖上包裹了一层铁磁性材料，当这种探针针尖离被测试样表面（截面）很近时，针尖和样品间的作用力是范德华力，这样得到的针尖扫描图像是样品表面（截面）的立体形貌图。而当针尖离样品表面（截面）稍远，超出范德华力的作用范围而处在磁力作用范围之内时，这时针尖扫描得到的图像是样品表面（截面）空间磁场（磁畴?）的分布图像。由此图像我们可以测出样品表面磁场的空间尺寸（磁畴的尺寸?）
所用仪器
偏光显微镜和阿贝折光仪（测浸油的聚合物折光指数）
|