高压力下无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜的热激电流谱特性

摘要

该文设计并制作了高压力下热激电流的测量装置,包括样品室、液压系统等部分.完成了控制系统的设计和制作,硬件方面制作了线性与恒定温度控制系统,以及线性降压系统;软件方面,应用Microsoft Visual C++编制了自动控制、滤波及绘图软件,以及单片机控制软件.实验证明,该装置性能可靠,准确度较高.应用该测量装置测量了不同压力下纳米杂化聚酰亚胺薄膜及普通聚酰亚胺薄膜的热激电流谱,分析曲线后得出:1.每条曲线在各自不同的压力下及所给定的温度区间只有一个较为显著的峰出现,因为测量温度低于PI的玻璃化转变温度Tg,所以所有TSC峰均为β松弛峰.2.在不同的压力下退极化电流峰的峰温Tp和峰高都有所不同,随压力增大峰温向高温区移动,而且峰高也显著的增大.这主要是因为压力使样品短路退极化不易进行,从而导致退极化电流峰峰高增加;压力的增大使聚合物内部的活化自由能增大,使峰温Tp移向高温.在对曲线的分析中,应用起始上升法计算了各条曲线的松弛参数,其中普通PI薄膜的活化能范围是0.8~0.92eV,而纳米杂化PI薄膜的活化能范围是0.9~1.04eV.最后在温度为65℃下测量了普通聚酰亚胺的PSC谱,发现曲线在压力值为120MPa下有电流峰值出现,这表明样品在电场中被充分极化后,高压力的施加使一部分偶极子运动受阻,而压力的降低使偶极子运动所受到的阻力减小,偶极子重新开始运动,最终系统恢复到非极化的平衡态,故PSC存在峰值.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1热激电流方法的由来及研究意义

1.2热激电流的基本理论

1.2.1空间电荷松弛的热激电流

1.2.2偶极松弛的热激电流

1.3压力下的热激电流

1.4 TSC方法的应用前景

1.5热激电流的研究现状

1.6论文工作的主要内容

第2章高压力下TSC及PSC联合测量装置的研制

2.1高压力下TSC测量装置的设计及信号检测

2.1.1样品室的设计

2.1.2液压系统的设计

2.1.3 TSC信号的检测

2.2温度和压力自动控制系统的硬件设计

2.2.1温度控制系统的设计

2.2.2压力控制系统的设计

2.3温度和压力自动控制系统的软件设计

2.3.1控制软件的设计

2.3.2 PID控制原理

2.3.3滤波处理软件的设计

2.3.4单片机程序设计

2.4装置的性能

2.5本章小结

第3章聚酰亚胺及其热激过程

3.1聚合物分子的基本运动

3.2聚合物的结构转变

3.3高聚物的导电性及特点

3.4聚合物的陷阱和偶极子机制

3.4.1陷阱机制

3.4.2偶极子机制

3.5聚合物中的TSC

3.6无机纳米杂化聚酰亚胺

3.6.1聚酰亚胺

3.6.2纳米杂化聚酰亚胺材料的制备方法

3.6.3用于杂化的无机物

3.6.4纳米SiO2的结构与性能

3.7本章小结

第4章聚酰亚胺(PI)样品在压力下TSC的测量

4.1聚酰亚胺样品的TSC测量

4.1.1实验过程

4.1.2实验结果与讨论

4.2两种不同聚酰亚胺样品在不同压力下TSC的测量

4.2.1实验过程

4.2.2测量结果与讨论

4.3曲线的分析方法及松弛参数的确定

4.3.1起始上升法

4.3.2改进的起始上升法

4.3.3活化能的计算

4.4聚酰亚胺样品的PSC实验

4.4.1实验过程

4.4.2测量结果与讨论

4.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致 谢