介电谱基本理论及其在现代分析领域中的应用

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1、介电谱的基本理论及其在现代分析领域中的应用摘要用介电谱方法讨论化学中的非均匀体系是近十几年发展起来的交叉性新领域,它在分散体系、高分子膜以及生物细胞体系的研究中占有重要地位。本文从理论和应用两方面综述该领域的发展过程及研究现状,并结合实例阐述了构造和介电弛豫模式的关系以及该方法的特点。在对遗留问题和最新进展给予评述性讨论的同时,指出了进一步的研究方向。关键词非均匀体系　介电弛豫　乳状液　生物细胞　高分子膜Abstract　Dielectricspectroscopymethod(DSM)forstudying

2、chemistrysystemswithheterogeneousstructureisaninterdisciplinaryareadevelopedinrecent10years.Themethodisveryimportantinthestudiesfordispersesystems,membranesandbiologicalcellssystems.ThispaperreviewsthehistoryandcurrentresearchontheDSMforheterogeneoussystems

3、inboththeoreticalandpracticalaspects.Inpresentingthefeaturesofthemethod,theemphasesarelaidontherelationbetweenthestructuresofheterogeneoussystemsandrelaxationpatternswithexamplesillustrated.Theproblemsremainedandrecentprogressareintroduced,andsomeresearchas

4、pectsforfurtherworkareproposed.Keywords　heterogeneoussystems;dielectricrelaxation;emulsion;biologicalcells;polymermembranes13目录：1前言2介电谱简介2.1基本原理2.2介电驰豫谱2.3研究体系2.4介电解析过程2.5介电谱方法特点3各类型非均匀体系解析实例3.1球状粒子分散系3.2球壳状粒子悬浊系3.2.1微胶囊3.2.2脂质囊泡3.2.3细胞悬浮液3.3具有平面层状结构的体系4在现代

5、分析领域中的具体应用4.1介电谱对药物体系的应用4.2介电谱对细胞的应用4.3介电谱在农产品和食品领域的应用5发展展望和有待研究的问题参考文献131前言胶体分散体系、液体中的膜、复合材料和生物膜是非均匀体系，由组成成分以多种方式聚集起来的它们具有不同的功能和结构。非均匀体系的描述需要实时和非侵入的测量手段。以频率为函数变量测量介电常数和传导率的介电光谱学，其非侵入性的方式很好地匹配这个目的并且可以提供在分子和肉眼可见水平的对非均匀体系的结构和电学性质的洞察。材料在交流电扫描场中由许多极化机制所极化，并且，作为

6、极化量度标准的它们的介电常数显示出对频率的依存性，即介电弛豫或介电扩散。由于非均匀体系具有界面（在这儿材料的不同电性质相互接触），特征极化是由于在界面上电荷的积聚产生的界面极化。对由于界面极化引起的介电弛豫应用适当的理论则可以提供非均匀体系的结构和组成成分的电学性质。介电弛豫的界面极化理论正在不断发展，它们的有效性正被各种非均匀体系所检测。理论研究仍然在继续以便探索有着更现实的模型的更可靠的理论.本文介绍这一领域的研究特色、研究现状以及应用前景。2介电谱简介2.1基本原理介电谱是物质或体系的介电常数及电导率随

7、电场频率的变化，本质上是物质在电场作用下产生电极化（介电驰豫），通过解析谱图，研究体系的驰豫过程并推定其内部构造。是一种利用电磁波对物质进行内部“透视”的方法。图1给出由于各种极化引起介电弛豫的模式图,它有助于了解在各个频率范围介电谱所能提供的信息。2.2介电驰豫谱介电弛豫谱在跨宽频率范围内测量复相对介电常数，定义为13是的实部，是的虚部，是相对介电常数（=），是电导率，是真空介电常数，是角频率（，是频率），。材料的和（虽然不一定）显示出介电弛豫：随频率的增加而减少并且随频率的增加而增加：单一的介电弛豫由一系

8、列参数（称为介电参数）来确定：和分别是低频极限相对介电常数和高频极限相对介电常数，是介电强度（或介电级数）,特征频率，是弛豫时间，是低频极限电导率。用损失因数（）代替电导率也可以对频率作图，在特征频率处出现一个峰值：如果直流电导率不可以忽略，则损失因数为。复平面图（或Cole-Cole图）也用来分析介电弛豫。在复平面中，损失因数对相对介电常数（或13）作图，如果只有一个介电弛豫也就是Debye型弛豫