紡織纖維介電性能的主要指標：介電常數、介電強度和損耗因子

介電性能是材料在電場(chǎng)作用下發(fā)生極化，由于電荷重新排布所表現出的性質(zhì)。在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)（材料）由于極化現象表現出的對靜電能的儲蓄以及在交變電場(chǎng)中的損耗性質(zhì)。評價(jià)材料的介電性能的主要指標有介電常數、介電強度和損耗因子。
1.電介質(zhì)的介電常數
介電常數是描述電介質(zhì)極化行為的一個(gè)宏觀(guān)物理量，反映了電介質(zhì)在交變電場(chǎng)作用下的綜合特性，描述電介質(zhì)對外電場(chǎng)作用的響應能力。介電常數是外加電場(chǎng)電壓、頻率和溫度的函數。
有機纖維的相對介電常數一般為２～４，而固態(tài)水的相對介電常數高達８１，所以纖維不同回潮率條件下相對介電常數不同，這方面的實(shí)例如圖1所示。由于相對介電常數是電子、離子對電場(chǎng)中位移及能量的響應，不同電場(chǎng)頻率下響應將會(huì )不同，這方面的實(shí)例如圖2所示。

圖1   纖維介電常數與含水率的關(guān)系

頻率對棉纖維介電常數的影響

3.電介質(zhì)的介電強度
當施加于電介質(zhì)上的電場(chǎng)強度（即電壓）增大到一定程度以上時(shí)，電介質(zhì)由介電狀態(tài)轉變?yōu)閷щ姞顟B(tài)，這一突變現象稱(chēng)為電介質(zhì)的擊穿，此時(shí)所加的電壓稱(chēng)為擊穿電壓，用Ｕｂ表示，發(fā)生擊穿時(shí)的電場(chǎng)強度稱(chēng)為擊穿電場(chǎng)強度，用Ｅｂ表示，又稱(chēng)為介電強度，它們在均勻電場(chǎng)中有以下關(guān)系。
& x1 c3 C9 D" M+ L8 VＥｂ＝Ｕｂ/ ｄ
% U. m; ?+ p9 k) P1 I2 k$ o" Y式中ｄ為纖維材料的厚度（ｍｍ）。各種電介質(zhì)都有一定的介電強度，即不允許外電場(chǎng)無(wú)限加大。在電極板之間填充電介質(zhì)的目的就是使極板間可承受的電位差能比空氣介質(zhì)承受得更高些。幾種纖維的介電強度見(jiàn)表。
. w1 u: H; X. q, j2 b

介電擊穿強度(ｋＶ／ｍｍ)

纖維品種	溫度２０℃，相對濕度０	溫度２０℃，相對濕度６５％	纖維品種	溫度２０℃，相對濕度０	溫度２０℃，相對濕度６５％
棉纖維	８～１３．６	４．５	石棉纖維		２．４
綿羊毛		４．０～５．０	氯綸		４０．０
乙綸		１８．０	維綸		３．５
醋酯纖維		１３．０	真空	１００
滌綸		１２．０～１５．０	空氣		３．０
錦綸６６		１６．０
[/tr]

被加熱物質(zhì)的介電損耗是微波加熱干燥的主要機制，也是現代軍事雷達隱形（吸波）材料的主要機制。
  S* Y/ l/ t/ x, V9 |4 w在真實(shí)介電材料中，產(chǎn)生介電損耗的原因和種類(lèi)多種多樣，但常見(jiàn)的形式主要有電導損耗、極化損耗、電離損耗和結構損耗幾種類(lèi)型。
  ?4 a) t' M. [2 k3 @' r/ D& y/ d（１）電導損耗：在外電場(chǎng)的作用下，電介質(zhì)中總會(huì )存在少量載流子發(fā)生貫穿于兩個(gè)電極之間的定向遷移而引起微弱的電流，這種電流在介電物質(zhì)的極化過(guò)程中稱(chēng)為漏導電流，而漏導電流引起的介電損耗稱(chēng)為電導損耗。介電材料的電阻值越小，即絕緣性越差，漏導電流就越大，電導損耗越嚴重。
（２）極化損耗：在介電物質(zhì)極化過(guò)程中產(chǎn)生的介電損耗，稱(chēng)為極化損耗。極化損耗是極化電場(chǎng)頻率的函數，極化損耗在具有極性結構的高分子中普遍存在。
7 a' y5 m  ~* ]! o4 v（３）電離損耗：由于介電物質(zhì)在外加電場(chǎng)作用下發(fā)生電離時(shí)產(chǎn)生能量損耗。絕緣物質(zhì)中電離損耗通常是造成介電擊穿的重要原因之一，應當避免。
& W; o: C! ]5 v$ g/ t9 N（４）結構損耗：由于介電物質(zhì)內部結構不均勻而產(chǎn)生的介電損耗。

2.電介質(zhì)的介電損耗因素
電介質(zhì)在外加交變電場(chǎng)作用下，極性基團和極性分子旋轉、搖擺、碰撞、摩擦消耗能量使其內部發(fā)熱。電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，在單位時(shí)間內發(fā)熱而消耗的能量稱(chēng)為電介質(zhì)的損耗功率，或稱(chēng)為介電損耗功率，介電損耗功率是應用于交變電場(chǎng)中電介質(zhì)的重要品質(zhì)之一。與介
0 {# ]2 J. O$ l  `8 s- b電常數一樣，介電損耗功率是頻率ｆ、溫度和外加電場(chǎng)強度Ｅ的函數。介電損耗功率Ｐ可以用公式表示。
Ｐ＝０．５５６·ｆ·Ｅ２·εｒ·ｔａｎδ· ×１０－１２

介電損耗功率取決于介電常數εｒ和介電損耗角正切ｔａｎδ（亦稱(chēng)介電損耗因素）。εｒ和ｔａｎδ主要由纖維的組成和結構決定，也與電場(chǎng)頻率有關(guān)。干燥纖維材料的介電常數一般為２～４，ｔａｎθ為０．００１～０．０５，而固態(tài)冰的介電常數為５～８１，ｔａｎθ為０．１５～１．２，吸附固態(tài)水的介電損耗因數至少比干燥紡織纖維大幾十倍，因此不同回潮率的纖維有不同的介電性能。固態(tài)水的
介電性能如圖所示。
: y0 a- J- x4 E. r

固態(tài)水的介電性能

常見(jiàn)紡織纖維的相對介電常數見(jiàn)表１２－１。電容式紗線(xiàn)條干儀就是利用其介電性能測量其紗線(xiàn)條干變化的儀器。
, f+ O+ H) U6 @7 S

紡織纖維的相對介電常數εｒ

	纖維品種 5 U. T: s9 b" H/ m; d	相對濕度（０）				$ x) ]1 o( k; b  i: ?# h 相對濕度（６５％） . o2 e  Q. q% o$ {9 u6 \" v
* @: N/ I1 V: T* g5 {; l １００Ｈｚ # R' s  Q" w7 g0 x" `! d		１ｋＨｚ	- c) p% g5 u- m: ~# W5 r  r! g １０ｋＨｚ 8 d8 C6 E# o0 z4 c9 G	１００ｋＨｚ % V8 j$ M$ F5 x& A+ W9 K. V, E+ @	9 J3 |2 W9 @9 V! t! c- ^- H  Y １００Ｈｚ	１ｋＨｚ	6 W, y& F7 v$ N. V' w- @ １０ｋＨｚ , x1 n+ o4 q! |# K	% a3 o; W) c2 E/ R. G& n １００ｋＨｚ
棉 ( m/ l: l, E: a% }$ n4 \% Q+ m$ l	& o& W  X. c* l1 o) N( y) G8 V - l. Q+ S- W' M- U	３．２	$ V! a1 Q* a- \ 2 B8 p7 w2 O) ~0 C" M	３．０ ; C" T9 ^6 G$ s1 Y' O, f, n0 w7 V	+ y' L& ]% I1 G- Y4 Y9 W" d; z- _	( u  C% \, W; q6 b １８．０ : n% K! Q- ?% c) N: ]	# D/ Y0 ?0 j- Y9 t	% n6 A1 D, F) }; Q$ l; e; f ６．０ : H$ T' o( ?: }: c) p
# d6 M( Y2 D& N: h: V& S 綿羊毛	! x2 |# e1 c. q/ B1 ^2 D2 j  g3 E	２．７   @& ^! _+ w5 `7 r5 F! i( \) p		２．６ 6 Z4 I# E* o. A4 ]! [( h	: J* f4 {6 N- {- t( m ) x2 [, T7 u! t  W( i( s3 O. D1 q/ n: E	; b0 Q9 A. U6 a1 _& @. D( r$ c0 A ５．５ 2 @7 A2 N! M. H5 f		+ |& j, h: Q$ r( F( X5 h ４．６
+ e" c( i- u9 b+ i$ m$ Q6 b% o 桑蠶絲	9 o0 s; {$ F% l7 }1 [6 T% T : k6 O  K( L& L7 [  Z  S2 C3 ?3 l	# c+ T9 m* k. N	/ e% c7 N5 a3 S, s2 n& p# h	+ j& d0 r6 {5 C2 x		7 X* x- `4 n! M  u5 S	' Z) Z! o$ `$ d2 g	４．２
黏膠短纖維 & K# J7 K( g+ A4 @4 r$ a3 Y' ~	３．８ + _. s6 z- n( \5 h0 [6 U	% c3 R% o0 a5 m* U' `7 z ３．６	0 ^; X8 V/ E7 q$ e/ o ３．６	# c6 M3 Z. A# p# e ３．５	１７．０	" V1 V) r* I: e ８．４ " p1 j+ T4 L' j( _	６．０	: O5 h. E, t3 h) }& n! o ５．３
黏膠長(cháng)絲	, V, z! u7 q) `0 ] ３．８	9 V) a. M0 V& h8 g0 f ３．６	% a7 q) u$ C7 ~# B- U ３．６ ! W* T* {; R) N9 {0 l& i	1 O- c' @/ f! C3 G& D8 Q8 k/ m ３．５ 4 u* j8 ^( f$ f, e: ^% x% R* k	３７ 6 |% t4 t5 n$ k0 k	１５．０	. h; g) Y. r, B9 r( v: }0 ? ８．９	７．１
醋酯短纖維		. N3 t0 v. w, O2 |7 g ２．６ $ S- A( C" i: g  ~2 c- b		# h* p1 L2 _' Y' |3 W4 t$ L ２．５ ) P( p: R% y* W: [4 a" G: \, H! m/ @5 j		３．５	: |& v2 @# O8 P, r9 D& \& v  a1 P) b	7 s4 F0 O. R% J; V) k/ R* M ３．３ - V+ A/ a  k+ f) V! q! y8 Q
醋酯長(cháng)絲 - l- G6 v9 m. x! z	) z  O/ U/ J; Z) u   ]7 `1 X  S" h, p! b+ q	7 v- F4 i1 ]- D9 R# D6 p ４．０		/ Q; q, ]4 G4 T3 G/ I, K9 V1 B- E ３．７	. ^" R; f5 x% ]( x( ?% q; ]7 k- R ４．１	- l( r7 }. h. Q( l8 N+ p ４．０	３．８ 4 ~2 `, R" X" v" m! j" w9 @	３．７
/ v: i- T0 c3 p% E/ i. w* _ 錦綸短纖維	4 G8 D/ P% Z4 z5 m7 J$ z	２．５ - O" [5 v1 w+ C. z' C		２．４	; n1 K2 r/ F# F	( A! |7 p7 a  X" L/ e8 n+ M ３．７	& H2 n: o+ l5 P8 @  G5 C' p	２．９
錦綸長(cháng)絲	- u' Y( y- l/ c$ U9 f& I+ U	— * ^7 i" E9 ~+ B5 B7 r  E. u. F	' s; Y0 }& v7 ]9 c4 d. o+ w	—	$ J% I1 y  x% `' Y; y1 E " [  d* Q1 Y! l) {0 S% l	４．０	8 m  J8 V+ a* m. w	; B1 U3 D2 p, i) r& s$ p ３．２
滌綸短纖維 ' J+ W# d4 H2 G; i# A; ^	5 g1 |) {) T8 K8 t. q ２．６ , t: x- v. V7 {8 ~	２．６	6 y1 |4 d7 O, @7 N6 o ２．５	0 I6 J4 q- y4 {/ ?% G" j ２．３	& N1 e3 F+ m& F# ~" A2 H: ?& l ３．７ * ~0 w  z- t. h/ b* D; B	k* D; K2 _3 n$ ]2 h. T! A& u ３．５ " X% `$ n3 q- `0 ^- m1 N( B2 Y	３．４	4 X2 f8 z5 c/ X ３．３ ( \4 Z6 o) U6 W. \% z. b! ]
! B* k( z( U8 n& M6 S* W9 `1 s 滌綸長(cháng)絲		: z- V- ]9 K  E2 V- |. U. r( n4 | 1 V0 a/ [& S0 \: d+ f0 I! [4 ^6 x	- `( v5 G9 W/ w2 u9 [" z& ` ; h& V8 m" [; v	. m0 A/ T8 E" {- B9 E	' U( |9 G" y% i' o  i1 C8 o2 S	２．９～３．２		# J0 u: F# v; K$ I  l: G. B ３．０ ' @* U( c, b9 E# R# |& V- ^7 K
腈綸（短纖維，去油）	! I0 d: Y% T; J  n' X0 _% k	8 K. X( f$ m1 m — / i! r$ V# y% q" K4 M/ X) f		— $ N( l- N6 Y+ }0 H' {2 V	9 K% |. B: r+ x& U# _& C7 d 1 Z) g- J) D* g$ J) g	( [# a% i; L) L& k ２．８	5 k& t3 y: M: ^3 i 1 T1 N+ j+ O* C1 ]  @	* I- I' \( ?3 T- J% e ２．５ " N4 D( l4 w8 ?& X  P
聚乙烯纖維	$ x& ~% c0 e) \7 z	+ G, ]9 K% {4 z- ~' e* y4 r	7 p% Y  X/ M; X: h8 V2 t& w		+ j, ~" Q0 S6 `9 U9 l1 Q* G& X: T	２．２６	. t- }0 z5 W/ R6 ^
聚氯乙烯纖維 ! b" u  H2 _. D0 {6 z" e		1 w# {7 d( u' }; \/ k4 D ! f/ }6 Z) I3 O: R# ^% J	4 b; G' l+ g. L1 b) P) K3 u	; r* x; s$ F/ X	6 w! E. r9 Y, b7 z	４．４５ # c2 o( F0 L+ D3 t2 Q% K	0 w# N. E% [0 ^/ F* w- O! f / N  N  l% r' o6 C3 r	6 ^8 e' D( i' n. {3 Q
' u! v8 |. _3 A0 f6 \# I 聚丙烯纖維	4 G. O$ i5 [7 r" E3 n3 c* V( b ) x6 H) d( _1 q	" r0 k" {9 e5 w/ t % I, ^/ l4 r3 S		: V: P8 U7 `6 |; T$ N		4 i5 a/ [5 D5 g$ |0 G& b3 d5 U ２．２ # Y, d: p( m* m7 r! z& J	1 o% D1 E: {) g5 l	0 d9 n8 |5 I! D& ?
聚四氟乙烯纖維 $ D& g( j) j; m$ l+ p/ K! _8 O	8 Z4 C2 I1 E6 g  Y, ^  f2 e( `	, i6 \' n6 j% q0 U" O) |; H				9 [* F2 z2 Y. h, C. i5 `. I ２．１ 4 i) |/ y- z* J8 ~' E" P	) S3 o* O* X- X	* j  y! _7 k/ m1 o1 j4 ?

　注　空氣的相對介電常數為１．００１８。