基于等温表面电位衰减法预测不同厚度的聚乙烯纳米复合材料直流击穿场强

摘要

聚合物绝缘材料直流击穿场强与空间电荷动力学过程密切相关,而材料陷阱能级特性是影响空间电荷输运的重要因素,探究陷阱能级与击穿强度的联系,对掌握聚合物的击穿规律具有重要意义。为此制备了厚度为0.05~0.25 mm的低密度聚乙烯((low density polyethylene,LDPE))纳米复合材料试样,采用等温表面电位衰减法(isothermal surface potential decay,ISPD)分别在10和20 kV/mm的初始场强条件下测量试样的陷阱能级分布,基于陷阱能级中心计算试样的本征击穿场强,并结合双极性电荷输运模型(bipolar charge transport,BCT)预测材料的直流击穿场强,分析厚度对预测结果的影响。结果表明,在较高初始电场下,所测陷阱能级中心较浅,计算所得的本征击穿场强较低。试样的直流击穿场强预测值随纳米颗粒含量增大呈先增大后减小的趋势,随厚度增大而下降,与实验结果较相符。采用高初始场强下测得的陷阱能级中心,预测的直流击穿场强更准确。