无机纳米氧化硅/低密度聚乙烯复合材料慢极化特性的研究

摘要

无机纳米/聚合物复合材料作为一种新兴的材料日益引起广大工程和学术人员的关注。国内外许多学者从复合介质的微观结构、介电性能、电荷输运特性等方面已经做了大量的研究工作，并且获得一些实验结果。但在无机纳米复合介质的微观结构和介电特性间的联系方面，目前尚缺乏系统的模型解释众多实验现象。纳米粒子的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和隧道效应等导致了其在应用方面表现出区别于微米粒子的功能特异性。纳米粒子这些有别于微米粒子的特性使它在聚合物当中形成了与微米粒子不同的界面，并且在电荷输运过程中起到了决定性的作用。本文着重研究无机纳米氧化硅(SiO<,x>)和低密度聚乙烯(Low-density Polyethylene，LDPE)复合介质的界面极化(即慢极化或低频极化)特性，并与无机微米二氧化硅(SiO<,2>)和低密度聚乙烯(LDPE)复合介质的界面极化进行比较，同时研究在不同温度、不同场强下的界面极化特性的变化规律。 采用双溶液共混法制备Nano-SiO<,x>/LDPE和Micro-SiO<,2>/LDPE复合介质，利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)研究了Nano-SiO<,x>和Micro-SiO<,2>在LDPE中的分散状态，结果表明通过双溶液共混法，Nano-SiO<,x>和Micro-SiO<,2.均能均匀地分散于LDPE中。 纳米和微米粒子均匀地分散于聚乙烯中，在复合介质中形成了许多微观界面，同时复合介质中还存在晶界与无定形结构之间的界面，因此复合介质是一个具有多种界面的复杂系统。为了研究复合介质的界面极化特性，本文采用时域法进行测量分析。采用电流计KEITHLEY 6517A采集试样在2×10<'6>～2×10<'7>V/m的直流场强预压后的放电曲线，将随时间变化的电流数据进行傅立叶变化从而可以得到ε'-ε<,∞>和ε