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为什么聚合物是绝缘体 聚合物为什么是电绝缘体

1、聚合物的化学结构

聚合物是由大量单体分子经过聚合体系反应形成的大分子化合物。聚合物的特殊结构决定了其成为绝缘体的基本特性。

首先,聚合物的大分子结构使得它们具有很高的电阻率,因为大分子间相隔较远,只能在分子内部发生电子传导。其次,聚合物中的原子相对于材料的整体来说分布较为均匀,电子并不易于在分子间移动,因此聚合物不易带电。

此外,高分子的分子量非常大,单个分子的体积非常大,因此两个或更多的聚合物分子之间的静电相互作用力很弱,几乎可以忽略不计。这也为聚合物作为绝缘体提供了有利条件。

2、聚合物的晶体结构

聚合物晶体结构中大分子链较长,且其分子间并没有较大的静电相互作用力。因此在长距离传递电荷时,电子对于简单晶体材料,如金属来说,传递方式是连续的,而对于聚合物来说,是不连续的,存在空穴和电子能量时彼此独立。

此外,聚合物的分子主要由碳、氢和其他非金属元素等低电负性元素构成,这些元素几乎没有自由电子,因此聚合物非常难导电。

3、聚合物的空穴能隙

聚合物中的空穴能隙是聚合物作为绝缘体的关键特性之一。空穴能隙是指光线进入一个聚合物材料时被电子中的某个电子占据的最小能量。这样的电子在光线的作用下得到激发,会从其价带中跃迁至其导带中,带动其他电子来完成电流的流动。

聚合物的空穴能隙可以适当地改变,以便它们对特定波长的光线的响应更强。因此,聚合物可以用于制造导光纤、太阳能电池板、传感器和其他光电器件。

4、聚合物的物理性质

聚合物的物理性质也是其成为绝缘体的原因之一。在空中,塑料和其他聚合物的表面都有一层紧密联系的氧化层,而这一氧化层可以有效地抵御许多化学物质,还能抵御电子传导。

此外,聚合物通常可以很好地抵抗消耗、剪切和冲击应力,而这些压力通常会破坏材料内部的电传导机制。聚合物还可以高度定制化,以实现某些应用。例如,一些聚合物可以阻止紫外线传入建筑物,并且由其制成的简单电缆可以耐受长时间的受热、曝晒和振动。

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