纳米复合聚乙烯材料中的两相界面及其荷电行为

摘要：

纳米复合聚烯烃绝缘材料有望在未来应用于高压直流电缆的制造,但纳米粒子改善介质电性能的根本机制尚未完全清楚.一般认为,在纳米复合聚烯烃介质中,纳米粒子与聚合物之间形成的两相界面对材料的宏观性能起到了关键性作用.Lewis和Takada分别基于胶体化学和静电学理论提出了不同的纳米复合介质中的界面模型,Tanaka根据经过表面处理的纳米粒子与聚合物基体之间的可能关系,提出了多核模型.这些模型都强调了界面对电荷的存储作用,认为复合介质通过存储电荷来改善介电性能.该文综合了国内外研究人员对纳米复合聚乙烯介质界面区微观表征的一些成果,研究人员的研究成果表明:静电力显微镜、同步辐射小角X射线散射、Zeta电位测量等方法和技术,可以作为探测纳米复合介质中的界面荷电现象的可行的手段.多种方法研究表明:在未经极化的SiO2、Al2O3复合聚乙烯体系中观测到了界面荷电分布,符合Lewis的界面荷电模型;而未经极化的MgO复合体系中未探测到界面荷电现象.热刺激电流(TSC)测试表明复合体系的共同之处是形成均匀致密分布的深陷阱,而且材料的空间电荷抑制特性与这些深陷阱的存在密切相关.在纳米粒子与聚乙烯的复合物中,不论是纳米粒子与聚乙烯直接接触荷电,还是通过外场极化形成界面荷电,都可以理解成电荷入陷深陷阱,深陷阱界面荷电区激发的库仑场,是体系抑制空间电荷注入与改善直流电性的可能机制.

关键词：纳米复合介质、陷阱、界面、空间电荷、静电力显微镜

所属期刊栏目：43

分类号：TQ3;TU9

资助基金：国家自然科学基金51337002.Project supported by National Natural Science Foundation of China51337002

在线出版日期：2017-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2781-2790