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聚酰亚胺薄膜表面电荷的开尔文力显微镜研究

中国电机工程学报 2014年第12期34卷 1957-1964页

作者：孙志王暄韩柏雷清泉黑龙江省电介质工程国家重点实验室培育基地(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080

为在微纳米尺度下研究无机纳米掺杂对聚酰亚胺表面电荷特性的影响，采用开尔文力显微镜测量了杜邦公司生产的原始聚酰亚胺薄膜和纳米掺杂耐电晕聚酰亚胺薄膜二种材料，在被导电微探针注入电荷后的表面电荷发生、发展特性。实验发现，在... 详细信息

为在微纳米尺度下研究无机纳米掺杂对聚酰亚胺表面电荷特性的影响，采用开尔文力显微镜测量了杜邦公司生产的原始聚酰亚胺薄膜和纳米掺杂耐电晕聚酰亚胺薄膜二种材料，在被导电微探针注入电荷后的表面电荷发生、发展特性。实验发现，在相同的电荷注入条件下，耐电晕薄膜上表面电荷积累量约为原始聚酰亚胺薄膜上电荷积累量的50％；耐电晕薄膜上电荷消散速度较快，约为原始聚酰亚胺薄膜上的4～5倍。分析可知，耐电晕薄膜由于掺杂了纳米颗粒Al2O3，使得薄膜的注入势垒增大、电阻率减小，这些因素减少了耐电晕薄膜表面电荷的积累，避免了局部电场畸变，进而增强了材料的耐电晕特性。

关键词：聚酰亚胺开尔文力显微镜表面电荷纳米杂化耐电晕

陶瓷微板热隔离半导体气体传感器阵列设计与实现

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仪器仪表学报 2016年第7期37卷 1539-1547页

作者：赵文杰王欣王暄施云波周真哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学黑龙江省电介质工程国家重点实验室培育基地哈尔滨150080

具有高浓度、挥发性、强氧化性的液氯、氮氧化物等危化品泄露、爆炸的安全检测一直是一个难点问题,要求检测传感器具有较宽量程和抗腐蚀设计。基于Al N陶瓷的微热板半导体气体传感器阵列设计,采用耐腐蚀的Al N陶瓷为衬底,物理化学性能... 详细信息

具有高浓度、挥发性、强氧化性的液氯、氮氧化物等危化品泄露、爆炸的安全检测一直是一个难点问题,要求检测传感器具有较宽量程和抗腐蚀设计。基于Al N陶瓷的微热板半导体气体传感器阵列设计,采用耐腐蚀的Al N陶瓷为衬底,物理化学性能稳定的Pt膜作为信号和加热器电极,经杂化修饰的In-Nb复合半导体氧化物为敏感材料,结合柔性光刻剥离工艺和激光微加工工艺,制备了陶瓷微板热隔离气体传感器阵列。为验证传感器阵列热结构设计的合理性,进行了有限元热仿真分析,优化了设计结构。经静态气敏测试分析,传感器阵列对浓度体积比500×10^(-6)的Cl_2和100×10^(-6)的NO_2两种气体的气敏响应时间分别为30 s和60 s左右,灵敏度最高分别为275倍和4倍,且在0~500×10^(-6)和0~100×10^(-6)检测范围均具有良好的气敏特性,对Cl_2等高浓度宽量程危化品气体检测具有良好的应用前景。

关键词：气体传感器阵列氯气二氧化氮微机电系统

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环氧-云母复合绝缘固化过程介电响应特性

电机与控制学报 2014年第6期18卷 22-28页

作者：刘骥李秀婧魏新劳哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地黑龙江哈尔滨150080

为研究环氧-云母复合绝缘固化工艺条件对大型发电机绝缘质量影响的机理,采用频域谱法对电机线棒试品进行宽频介电谱测试。根据介电响应理论推导出介质损耗因数随频率和温度变化的关系式,同时实验研究了不同固化温度、固化时间下的介电... 详细信息

为研究环氧-云母复合绝缘固化工艺条件对大型发电机绝缘质量影响的机理,采用频域谱法对电机线棒试品进行宽频介电谱测试。根据介电响应理论推导出介质损耗因数随频率和温度变化的关系式,同时实验研究了不同固化温度、固化时间下的介电参数频域特性。结果表明,170℃完全固化后的绝缘体系的介电响应特性要优于150℃和160℃时未达到完全固化的绝缘体系,固化后绝缘体系中小分子交联聚合成大分子,使能发生固化的极性分子大大减少,整体损耗也小于150℃和160℃下的损耗,且完全固化后的试样中各频率对应的损耗散点图也明显有一个收敛的趋势。研究表明,随着固化程度的增加,介质中容易发生转向极化的小分子逐渐减少,使同等频率下的松弛损耗相对于未固化时的损耗大幅度减小,固化后环氧-云母复合绝缘体系的介电性能有大幅度提高。

关键词：环氧-云母复合绝缘介质损耗因数固化介电响应

电光聚合物在全光技术实现THz波产生与检测中的研究进展

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光谱学与光谱分析 2014年第8期34卷 2053-2059页

作者：王暄蒋强王玥张文龙李志远哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

研究和开发基于超短波和低能量激光系统的高振幅、宽频带的太赫兹系统一直是太赫兹应用领域的一个热点。与传统电光晶体材料相比,以电光聚合物薄膜作为太赫兹波产生和检测的最大的优势在于:一方面电光聚合物不具有晶格结构相应的不存在... 详细信息

研究和开发基于超短波和低能量激光系统的高振幅、宽频带的太赫兹系统一直是太赫兹应用领域的一个热点。与传统电光晶体材料相比,以电光聚合物薄膜作为太赫兹波产生和检测的最大的优势在于:一方面电光聚合物不具有晶格结构相应的不存在声子的吸收和太赫兹折射率的散射问题,避免光谱间隙的产生;另一方面电光聚合物薄膜与已用于宽频太赫兹系统中的超薄电光晶体材料相比,更易于加工和处理。另外,可以自行设计得到低相位失配和高电光系数的电光聚合物材料,得到高效率和宽频带的太赫兹辐射源。可以预见,电光聚合物在这一领域的应用必将有宽阔的发展空间和学术研究意义。介绍电光聚合物的电光效应及二阶非线性生色团合成等相关理论问题基础上,综述了近二十多年来,电光聚合物在基于全光技术实现太赫兹波产生与检测系统中的研究进展,主要包括:掺钛蓝宝石飞秒激光激发下,共聚型和主客体型电光聚合物实现太赫兹波产生与检测;光纤飞秒激光激发下,主客体型电光聚合物实现太赫兹波的产生与检测。

关键词： THz波全光技术 THz光谱电光聚合物

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静电力显微镜研究二相材料及其界面介电特性

物理学报 2013年第3期62卷 87-92页

作者：孙志王暄韩柏宋伟张冬郭翔宇雷清泉哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江省电介质工程国家重点实验室培育基地工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

利用静电力显微镜(EFM)研究了二相材料不同区域的介电特性.制备了高定向石墨/聚乙烯、云母/聚乙烯等层叠状二相材料复合物,在EFM相位检测模式下观测二相材料过渡界面处,可以发现二相材料中介电常数较大的材料会引起较大的相位滞后角θ... 详细信息

利用静电力显微镜(EFM)研究了二相材料不同区域的介电特性.制备了高定向石墨/聚乙烯、云母/聚乙烯等层叠状二相材料复合物,在EFM相位检测模式下观测二相材料过渡界面处,可以发现二相材料中介电常数较大的材料会引起较大的相位滞后角θ该相位滞后角正切值tan(θ)与探针电压VEFM存在二次函数关系,且函数二次项系数与样品的介电常数存在增函数关系,进而可在微纳米尺度下区分不同微区域内材料的介电常数差异.研究表明EFM可用于对材料介电特性的微纳米尺度测量,这对分析复合材料二相界面区域特性有积极意义.

关键词：静电力显微镜界面介电常数

共面插指电极结构电光聚合物薄膜器件的电光系数测量

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光学学报 2013年第9期33卷 290-294页

作者：蒋强王暄李志远哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

分析了改进后的共面插指电极在高场强下的电场分布,验证了插指电极结构用于制作电光聚合物薄膜器件的可行性。基于插指电极薄膜器件在极化过程中电场分布的不均匀性,建立了关于电极间距、聚合物厚度、电场分布的三维模型,得到了不同极... 详细信息

分析了改进后的共面插指电极在高场强下的电场分布,验证了插指电极结构用于制作电光聚合物薄膜器件的可行性。基于插指电极薄膜器件在极化过程中电场分布的不均匀性,建立了关于电极间距、聚合物厚度、电场分布的三维模型,得到了不同极化电压下的平均场强。为了测试插指电极薄膜器件的电光系数,对三明治结构器件的椭偏透射测量电光系数方法做了改进。在相同电场下,对比了共面插指电极薄膜器件与三明治结构薄膜器件的电光系数,结果表明薄膜器件结构的变化不会引起薄膜本身电光系数的改变。

关键词：薄膜光学器件电光聚合物插指电极电光系数椭偏透射

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定子主绝缘受潮频域介电参量提取及状态评估

电机与控制学报 2022年第1期26卷 32-38页

作者：刘骥韩英喆赵立胜孔祥清哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电介质国家重点实验室培育基地黑龙江哈尔滨150080

针对吸收比等传统电气参数测试结果分散性大、易受外界干扰等问题,提出将频域介电谱技术引入发电机定子主绝缘受潮状态评估过程。对不同老化状态的定子主绝缘样品进行受潮试验,得到不同状态样品的吸收比和介质损耗频域谱。结合灰色关联... 详细信息

针对吸收比等传统电气参数测试结果分散性大、易受外界干扰等问题,提出将频域介电谱技术引入发电机定子主绝缘受潮状态评估过程。对不同老化状态的定子主绝缘样品进行受潮试验,得到不同状态样品的吸收比和介质损耗频域谱。结合灰色关联法,深入分析测试结果,划分四种绝缘受潮状态和四个特征频段,通过特征频段的介损积分值构建标准状态向量组,定性评估绝缘受潮状态;根据介损积分随频率单调递增趋势,定义测试频段介损积分最大值为受潮评估因子,与吸收比建立指数拟合关系,定量评估绝缘受潮状态,引入频温平移因子校正不同测试温度下的介质损耗曲线,并计算活化能,证明该方法的可行性。通过实验室样品验证,为频域介电谱法在环氧-云母复合绝缘状态评估上的应用提供了新思路。

关键词：频域介电谱介损积分因数定子绝缘环氧-云母复合绝缘灰色关联评估法状态评估

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多壁碳纳米管在红外波段的散射特性研究

红外与毫米波学报 2014年第6期33卷 649-653页

作者：王玥张丽颖王暄刘倩刘鑫吴群哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电子科学与技术系黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

采用Bessel和Hankel函数级数模技术,对不同多壁碳纳米管在红外波段的电磁散射特性进行了研究.结果表明,不同半径、不同纳米管数目对入射的横磁波与横电波的散射现象产生不同的影响.在横磁波垂直入射时,不同结构多壁碳纳米管对其频率的... 详细信息

采用Bessel和Hankel函数级数模技术,对不同多壁碳纳米管在红外波段的电磁散射特性进行了研究.结果表明,不同半径、不同纳米管数目对入射的横磁波与横电波的散射现象产生不同的影响.在横磁波垂直入射时,不同结构多壁碳纳米管对其频率的选择性不明显,相同半径纳米管对横磁波的散射强度随纳米管数目的增加而增强,但其峰值不变;而在横电波入射时,不同结构多壁碳纳米管表现出强烈的频率选择性,其散射强度随半径、管数目的增加而明显增强.研究结果对利用碳纳米管进行红外波段的探测具有一定意义.

关键词：散射多壁碳纳米管红外波段

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

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复合材料学报 2015年第5期32卷 1309-1315页

作者：周宏朴明昕李芹密鑫杨玉森魏东阳齐兵哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学黑龙江省电介质工程国家重点实验室培育基地哈尔滨150080

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电... 详细信息

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。

关键词：氧化石墨烯纳米片环氧树脂复合材料力学性能介电性能