氧化物纳米夹层聚酰亚胺的原位制备与高温介电性能研究
发布时间：2022-01-26 13:07
聚合物电介质以其柔性、轻质、高击穿强度、易于加工等众多优点而被广泛使用在介电储能领域。双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）作为当下薄膜电容器最主要的介质材料,虽然具备优异的介电性能,但其允许的工作温度低于105℃,远远无法满足当下电动汽车、航空航天等领域对于电容元器件的高温需求,故而研发可在高温下（≥150℃）稳定使用的介电薄膜材料已经迫在眉睫。本论文采用高效工艺——离子交换法,聚酰亚胺（PI）经过表面水解、离子交换、再亚胺化等步骤后,宽带隙氧化物被原位生长在PI的上下表面,制备出具有三明治结构的氧化物纳米夹层复合材料,该材料明显不同且优于以往三明治结构聚合物复合薄膜。分析FTIR谱可知,水解前后、亚胺化前后PI表面基团的吸收峰发生了明显的变化,证实了水解与亚胺化过程的发生。再通过EDS、XPS等表征手段,确认了所生长纳米层的物质属性,证实了金属离子均形成相应的氧化物。此外,SEM表征表明氧化物层与聚合物基体结合紧密,自身致密,且厚度均匀可被精确调控。其后,本论文系统研究了氧化物纳米层的厚度与带隙宽度对复合材料的高温介电性能与储能性能的影响。可以发现,250℃时氧化物夹层PI复合材料介电常数...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温介电薄膜材料的需求领域
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-p=（1-1）式中p——电偶极矩，矢量；a——由负电中心指向正电中心的矢量；——电荷中心所带电量（C）。图1-2电偶极子示意图由图1-3可知，对于一个电偶极子微系统来说，虽然总电量为零，但由于正负电荷中心不重合，仍会在周围产生相应电场并与其他电荷相互作用，电偶极矩表示的就是电偶极子对周围任意参考点的作用电矩，推导过程如下：正负电荷在O点的作用电矩分别为Qr2与–Qr1，其共同作用电矩如式（1-2）所示，共同作用电矩即为电偶极子系统作用电矩，也即电偶极矩，其中O点可以为任意参考点。p=Q(r2-r1)=Qa（1-2）图1-3电偶极矩推导示意图电介质是定义电导率低于10-8S/m的一类物质，在外加电场的作用下可视为不导电，如图1-4所示，电荷被束缚在原子核的周围，但受电场作用，会沿电场方向产生小幅度的偏移，这个偏移会使得正负电荷中心不再重合，从而产生微观尺度上的感应电偶极矩。这种现象既是电介质的极化。如图1-5所示，微观上电偶极子的定向排列，首尾相接，会在宏观上体现为电介质的表面产生感应电荷，一端聚集正电荷，另一端聚集负电荷，我们将之定义为表面极化电荷。如果将电介质材料插入两块平行的金属极板中，在电场作用下，为了中和电介质的表面极化电荷，极板表面会出现相反性质的等量电荷。这就是电容器
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-p=（1-1）式中p——电偶极矩，矢量；a——由负电中心指向正电中心的矢量；——电荷中心所带电量（C）。图1-2电偶极子示意图由图1-3可知，对于一个电偶极子微系统来说，虽然总电量为零，但由于正负电荷中心不重合，仍会在周围产生相应电场并与其他电荷相互作用，电偶极矩表示的就是电偶极子对周围任意参考点的作用电矩，推导过程如下：正负电荷在O点的作用电矩分别为Qr2与–Qr1，其共同作用电矩如式（1-2）所示，共同作用电矩即为电偶极子系统作用电矩，也即电偶极矩，其中O点可以为任意参考点。p=Q(r2-r1)=Qa（1-2）图1-3电偶极矩推导示意图电介质是定义电导率低于10-8S/m的一类物质，在外加电场的作用下可视为不导电，如图1-4所示，电荷被束缚在原子核的周围，但受电场作用，会沿电场方向产生小幅度的偏移，这个偏移会使得正负电荷中心不再重合，从而产生微观尺度上的感应电偶极矩。这种现象既是电介质的极化。如图1-5所示，微观上电偶极子的定向排列，首尾相接，会在宏观上体现为电介质的表面产生感应电荷，一端聚集正电荷，另一端聚集负电荷，我们将之定义为表面极化电荷。如果将电介质材料插入两块平行的金属极板中，在电场作用下，为了中和电介质的表面极化电荷，极板表面会出现相反性质的等量电荷。这就是电容器
【参考文献】：
期刊论文
[1]平抑新能源功率波动的混合储能协调控制策略[J]. 朱小山,古元波. 机电元件. 2020(01)
[2]Influence of test procedure on dielectric breakdown strength of alumina[J]. Bjoern MIELLER. Journal of Advanced Ceramics. 2019(02)
[3]介质击穿与界面区陷阱特性的关联[J]. 谢东日,闵道敏,刘文凤,李盛涛,康文斌,闵超. 高电压技术. 2018(02)
[4]电子技术在新能源材料方面的应用探讨[J]. 王立志. 电子制作. 2017(21)
[5]聚合物纳米复合电介质的击穿性能[J]. 王威望,李盛涛,刘文凤. 电工技术学报. 2017(16)
[6]电滞回线的测量——Sawyer-Tower电路的改进[J]. 姚熹. 西安交通大学学报. 1980(04)
博士论文
[1]BaTiO3-BiMeO3弛豫铁电陶瓷的微结构与电性能研究[D]. 陈刚.重庆大学 2018
[2]聚合物转化SiCNO陶瓷微结构和介电性能[D]. 李旭勤.西北工业大学 2018
[3]铁电/弛豫铁电储能陶瓷的制备、性能及机理研究[D]. 吴隆文.清华大学 2017
[4]离子交换法制备聚酰亚胺/氧化铝复合薄膜及电晕老化机理[D]. 张明玉.哈尔滨理工大学 2016
本文编号：3610547
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温介电薄膜材料的需求领域
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-p=（1-1）式中p——电偶极矩，矢量；a——由负电中心指向正电中心的矢量；——电荷中心所带电量（C）。图1-2电偶极子示意图由图1-3可知，对于一个电偶极子微系统来说，虽然总电量为零，但由于正负电荷中心不重合，仍会在周围产生相应电场并与其他电荷相互作用，电偶极矩表示的就是电偶极子对周围任意参考点的作用电矩，推导过程如下：正负电荷在O点的作用电矩分别为Qr2与–Qr1，其共同作用电矩如式（1-2）所示，共同作用电矩即为电偶极子系统作用电矩，也即电偶极矩，其中O点可以为任意参考点。p=Q(r2-r1)=Qa（1-2）图1-3电偶极矩推导示意图电介质是定义电导率低于10-8S/m的一类物质，在外加电场的作用下可视为不导电，如图1-4所示，电荷被束缚在原子核的周围，但受电场作用，会沿电场方向产生小幅度的偏移，这个偏移会使得正负电荷中心不再重合，从而产生微观尺度上的感应电偶极矩。这种现象既是电介质的极化。如图1-5所示，微观上电偶极子的定向排列，首尾相接，会在宏观上体现为电介质的表面产生感应电荷，一端聚集正电荷，另一端聚集负电荷，我们将之定义为表面极化电荷。如果将电介质材料插入两块平行的金属极板中，在电场作用下，为了中和电介质的表面极化电荷，极板表面会出现相反性质的等量电荷。这就是电容器
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-p=（1-1）式中p——电偶极矩，矢量；a——由负电中心指向正电中心的矢量；——电荷中心所带电量（C）。图1-2电偶极子示意图由图1-3可知，对于一个电偶极子微系统来说，虽然总电量为零，但由于正负电荷中心不重合，仍会在周围产生相应电场并与其他电荷相互作用，电偶极矩表示的就是电偶极子对周围任意参考点的作用电矩，推导过程如下：正负电荷在O点的作用电矩分别为Qr2与–Qr1，其共同作用电矩如式（1-2）所示，共同作用电矩即为电偶极子系统作用电矩，也即电偶极矩，其中O点可以为任意参考点。p=Q(r2-r1)=Qa（1-2）图1-3电偶极矩推导示意图电介质是定义电导率低于10-8S/m的一类物质，在外加电场的作用下可视为不导电，如图1-4所示，电荷被束缚在原子核的周围，但受电场作用，会沿电场方向产生小幅度的偏移，这个偏移会使得正负电荷中心不再重合，从而产生微观尺度上的感应电偶极矩。这种现象既是电介质的极化。如图1-5所示，微观上电偶极子的定向排列，首尾相接，会在宏观上体现为电介质的表面产生感应电荷，一端聚集正电荷，另一端聚集负电荷，我们将之定义为表面极化电荷。如果将电介质材料插入两块平行的金属极板中，在电场作用下，为了中和电介质的表面极化电荷，极板表面会出现相反性质的等量电荷。这就是电容器
【参考文献】：
期刊论文
[1]平抑新能源功率波动的混合储能协调控制策略[J]. 朱小山,古元波. 机电元件. 2020(01)
[2]Influence of test procedure on dielectric breakdown strength of alumina[J]. Bjoern MIELLER. Journal of Advanced Ceramics. 2019(02)
[3]介质击穿与界面区陷阱特性的关联[J]. 谢东日,闵道敏,刘文凤,李盛涛,康文斌,闵超. 高电压技术. 2018(02)
[4]电子技术在新能源材料方面的应用探讨[J]. 王立志. 电子制作. 2017(21)
[5]聚合物纳米复合电介质的击穿性能[J]. 王威望,李盛涛,刘文凤. 电工技术学报. 2017(16)
[6]电滞回线的测量——Sawyer-Tower电路的改进[J]. 姚熹. 西安交通大学学报. 1980(04)
博士论文
[1]BaTiO3-BiMeO3弛豫铁电陶瓷的微结构与电性能研究[D]. 陈刚.重庆大学 2018
[2]聚合物转化SiCNO陶瓷微结构和介电性能[D]. 李旭勤.西北工业大学 2018
[3]铁电/弛豫铁电储能陶瓷的制备、性能及机理研究[D]. 吴隆文.清华大学 2017
[4]离子交换法制备聚酰亚胺/氧化铝复合薄膜及电晕老化机理[D]. 张明玉.哈尔滨理工大学 2016
本文编号：3610547
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