Polarización de Maxwell-Wagner-Sillars

En la espectroscopia dieléctrica , las grandes contribuciones dependientes de la frecuencia a la respuesta dieléctrica, especialmente a bajas frecuencias, pueden provenir de acumulaciones de carga. Esta polarización de Maxwell-Wagner-Sillars (o a menudo simplemente polarización de Maxwell-Wagner ), ocurre ya sea en las capas límite dieléctricas internas a escala mesoscópica, o en la interfaz externa electrodo-muestra a escala macroscópica. En ambos casos, esto conduce a una separación de cargas (por ejemplo, a través de una capa de agotamiento ). Las cargas a menudo están separadas a lo largo de una distancia considerable (en relación con los tamaños atómico y molecular), y la contribución a la pérdida dieléctrica puede, por lo tanto, ser órdenes de magnitud mayor que la respuesta dieléctrica debido a fluctuaciones moleculares. ^[1]

Ocurrencias

Los procesos de polarización de Maxwell-Wagner deben tenerse en cuenta durante la investigación de materiales no homogéneos como suspensiones o coloides, materiales biológicos, polímeros separados en fases, mezclas y polímeros cristalinos o cristalinos líquidos. ^[2]

Modelos

El modelo más simple para describir una estructura no homogénea es una disposición de doble capa, donde cada capa se caracteriza por su permitividad y su conductividad . El tiempo de relajación para tal disposición está dado por . Es importante destacar que, dado que las conductividades de los materiales dependen en general de la frecuencia, esto demuestra que el compuesto de doble capa generalmente tiene un tiempo de relajación dependiente de la frecuencia incluso si las capas individuales se caracterizan por permitividades independientes de la frecuencia. ${\displaystyle \epsilon '_{1},\epsilon '_{2}}$ ${\displaystyle \sigma _{1},\sigma _{2}}$ ${\displaystyle \tau _{MW}=\epsilon _{0}{\frac {\epsilon _{1}+\epsilon _{2}}{\sigma _{1}+\sigma _{2}}}}$

^{Maxwell [ cita requerida ]} desarrolló un modelo más sofisticado para tratar la polarización interfacial , que luego fue generalizado por Wagner ^[3] y Sillars. ^[4] Maxwell consideró una partícula esférica con una permitividad dieléctrica y un radio suspendido en un medio infinito caracterizado por . Ciertos libros de texto europeos representan la constante con la letra griega ω (Omega), a veces denominada constante de Doyle. ^[5] ${\displaystyle \epsilon '_{2}}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle \epsilon _{1}}$ ${\displaystyle \epsilon _{1}}$

Referencias

1. Kremer F. y Schönhals A. (eds.): Espectroscopia dieléctrica de banda ancha. – Springer-Verlag, 2003, ISBN  978-3-540-43407-8 .
2. Kremer F. y Schönhals A. (eds.): Espectroscopia dieléctrica de banda ancha. – Springer-Verlag, 2003, ISBN 978-3-540-43407-8 . 
3. Wagner KW (1914) Arch Elektrotech 2:371; doi :10.1007/BF01657322
4. Sillars RW (1937) J Inst Elect Eng 80:378
5. G. McGuinness, Física de polímeros , Oxford University Press, pág. 211

Véase también

• Relajación de Debye
• Dispersión dieléctrica
• Función dieléctrica
• Dielectroforesis
• Dipolo
• Permitividad
• Elipsometría
• Función de respuesta lineal
• Relación de Kramers-Kronig
• Relaciones entre Green y Kubo