纳米SiO_(2)分散性对SiO_(2)/LDPE纳米复合材料直流介电性能的影响

作     者：郑昌佶 王博 杨佳明 赵洪 ZHENG Changji;WANG Bo;YANG Jiaming;ZHAO Hong

作者机构：哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第3期

页      面：1417-1429页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(U20 A20307)。 

主　　题：SiO_(2)/LDPE 室温拉伸 分散性 空间电荷 电导 击穿强度 

摘      要：SiO_(2)/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的介电性能与纳米SiO_(2)在LDPE基体中的分散性密切相关。为研究室温下拉伸处理对纳米SiO_(2)颗粒在LDPE基体中分散性的作用机制,本文选取7 nm粒径的疏水型纳米SiO_(2)与LDPE熔融共混制备SiO_(2)/LDPE纳米复合材料。将制备好的纳米复合材料经过三次拉伸处理,利用SEM、DSC表征纳米粒子的分散性及复合材料的结晶度,利用热刺激电流法(TSC)测试分析复合材料的陷阱能级和陷阱密度。通过对纳米复合材料的空间电荷,电导电流,直流击穿强度进行实验测试,研究了拉伸对纳米粒子分散性的影响及其所导致的直流介电性能的改变。结果表明室温下拉伸有助于纳米粒子的分散,使纳米SiO_(2)粒子的团聚尺寸从200 nm左右缩减到100 nm左右;但拉伸会破坏LDPE的结晶结构,劣化其性能;通过掺杂纳米SiO_(2)引入深陷阱能级可以改善LDPE的直流介电性能。经过拉伸的SiO_(2)/LDPE的空间电荷积累得到抑制,电导电流的机制发生改变。通过对电导电流的数据进行拟合处理,发现拉伸后的SiO_(2)/LDPE的电导以离子跳跃电导为主,其跳跃距离减少到1.98 nm左右。SiO_(2)/LDPE相比LDPE直流击穿强度提高约43%,室温拉伸处理后SiO_(2)/LDPE击穿强度降低的主要原因是拉伸过程导致的LDPE基体结构缺陷。