通过熔融共混然后压片的方法将碳黑(CB)颗粒分散在对太赫兹光透明的高密度聚乙烯(HDPE)基体中, 采用太赫兹时域光谱装置测量了该体系的介电信息, 首次尝试采用反向有效介质理论, 在CB浓度固定、只改变去极化因子的情况下, 提取了CB颗粒在该波段的介电常数实部和虚部、折射率和吸收系数等信息.研究发现, 从不同浓度的复合体系中提取的数据吻合较好, 结合直流电导率测量结果发现去极化因子与体系内部颗粒的浓度和存在状态紧密相关, 在逾渗阈值处去极化因子显著降低.采用偶极子弛豫模型对提取的结果进行了理论分析, 得到了CB颗粒的弛豫时间、弛豫强度和电导率等信息.

为探讨聚合物分子的极性对其介电性质的影响, 采用太赫兹时域光谱研究了5种聚合物材料, 高密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚偏氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮在太赫兹波段的吸收色散性质, 并尝试采用Debye模型对实验结果进行了理论分析.研究发现, 聚合物的偶极弛豫运动随极性的增强而加剧, 导致吸收系数(α)、介电常数虚部(ε")和弛豫强度(Δε)均随之增大; 由于弛豫运动受介质阻尼的影响落后于太赫兹电场的周期性变化, 折射率(n)和介电常数实部(ε')呈现反常的色散现象, 即n和ε'随频率的增大而降低; Debye模拟结果还表明弛豫时间(τ)随偶极子尺寸的增大和分子刚性的增强而显著增大.

利用熔融共混、 压片的方法制备了两种不同结构的碳黑(乙炔碳黑和高结构碳黑)填充的高密度聚乙烯复合材料, 并利用太赫兹时域光谱研究了复合体系在太赫兹波段的介电性质。 研究发现, 随着频率的增加, 体系的吸收系数逐渐增大而折射率则逐渐降低; 在相同的频率下, 吸收系数和折射率均随颗粒浓度的增加而增大; 与乙炔碳黑相比, 相同浓度的高结构碳黑填充的复合体系具有较大的吸收系数和较低的折射率, 这与碳黑的颗粒结构以及颗粒间的团聚状态是紧密相关的。 假定复合体系的介电损耗是由碳黑颗粒内部载流子的极化和聚乙烯基体的界面极化所导致的, 利用双德拜模型对实验结果进行了解释, 分别得到了两种极化模式所对应的弛豫时间和弛豫强度等信息。