聚丙烯/氧化铝纳米电介质的陷阱与直流击穿特性

摘要：

聚丙烯电介质的直流击穿场强是影响其储能密度的关键因素,纳米氧化铝掺杂是一种提高聚合物电介质击穿场强的有效方法,因此有必要开展聚丙烯/氧化铝纳米电介质直流击穿特性的研究.为了探究其直流击穿机理,通过熔融共混法制备了聚丙烯/氧化铝纳米电介质试样,观察了其显微结构,并对其表面电位衰减特性、体电阻率和直流击穿场强进行了测试.实验结果表明,随着纳米氧化铝含量的增加,深陷阱能级和密度、体电阻率和直流击穿场强都呈现先升高后降低的趋势,当纳米氧化铝含量为0.5 wt%时出现最大值,其中,直流击穿场强相比于未掺杂时可提高27%左右.根据纳米电介质交互区模型,分析了聚丙烯/氧化铝纳米电介质的显微结构和陷阱参数之间的关系.基于空间电荷击穿理论,利用陷阱参数对聚丙烯/氧化铝纳米电介质直流击穿机理进行了探讨.认为交互区为聚丙烯/氧化铝纳米电介质提供了更多深陷阱,而深陷阱能级和密度在较高纳米掺杂量时出现不同程度的降低可能是由双电层模型交互区重叠所致;深陷阱能级和密度的增加可降低载流子的注入量,进而提高其体电阻率和直流击穿场强.

关键词：聚丙烯、纳米电介质、直流击穿场强、陷阱

所属期刊栏目：66

分类号：TQ1;TB7

资助基金：国家重点基础研究发展计划2015CB251003;清华大学电力系统国家重点实验室开放课题SKLD16KZ04;中国博士后科学基金2014M552449;中央高校基本科研业务费xjj2014022;西安交通大学"新教师支持计划"批准号:DWSQc130000008 资助的课题. Project supported by the National Basic Research Program of ChinaGrant 2015CB251003;the Open Fund Project of State Key Laboratory of Power System of Tsinghua University, ChinaGrant SKLD16KZ04;the China Postdoctoral Science FoundationGrant 2014M552449;the Fundamental Research Fund for the Central Universities, ChinaGrant xjj2014022;the Program for New Teacher of Xi'an Jiaotong University, ChinaGrant DWSQc130000008

在线出版日期：2017-04-24（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：308-317