线性低密度聚乙烯中空间电荷陷阱的能量分布与空间分布的关系

使用激光感应压力波法和热刺激放电技术,系统地研究了直流高压作用下线性低密度聚乙烯(LLDPE)半导性电极试样中空间电荷的形成和演变及电荷陷阱分布和退极化过程.在直流高压作用下试样中空间电荷的分布明显地表现为两电极同极性电荷快速对称注入的特征,半导性电极与LLDPE的界面近乎呈现欧姆接触特征.LLDPE中的电荷陷阱分布表现出体内为浅陷阱、表层为深陷阱的特征.半导性电极与LLDPE薄片间的压合条件或电极材料对LLDPE表层的掺杂显著地影响表层陷阱的能量分布,导致表层中较深陷阱的深度和密度减小、较浅陷阱的密度增大.在整个短路退极化过程中,试样中正、负电荷的中心分别向距它们较近的电极迁移,而在开路退极后期则表现为与短路时不同的行为、被表层深陷阱再俘获的电荷脱阱后向背电极迁移. 关键词： 线性低密度聚乙烯 空间电荷 陷阱分布 热刺激放电     

聚丙烯孔洞铁电驻极体膜的电极化及其电荷动态特性

根据栅控恒压电晕充电组合反极性电晕补偿充电法的实验结果计算出铁电驻极体的极化强度.结果说明，伴随着薄膜内孔洞气体的Paschen击穿，该铁电体的极化强度随栅压增加而显著上升.利用上述充电方法和热刺激放电(TSD)谱的分析讨论了这类空间电荷型宏观电偶极子，及与其补偿的空间电荷热退极化的电荷动态特性；阐明了这两类俘获电荷的能阱分布，即构成宏观电偶极子的位于孔洞上下介质层内的等值异号空间电荷分别被俘获在深、浅两种能值陷阱内，而位于薄膜表面层的注入空间电荷则被俘获在中等能值陷阱中. 关键词： 反极性电晕补偿充电法 铁电驻极体 充电电流 热刺激放电     

聚合物材料空间电荷陷阱模型及参数

采用电声脉冲测量技术研究了直流电场下低密度聚乙烯材料的电荷入陷和脱陷特征. 发现在不同电场周期下样品的电荷衰减呈现不同的特征, 为此提出了一个简单的基于两陷阱水平的入陷和脱陷模型, 并计算了相应的参数, 如陷阱能级和密度. 确定了不含任何添加剂的低密度聚乙烯样品中存在的两种水平的陷阱能级分别为: 较浅陷阱能级0.77–0.81 eV 对应的浅陷阱电荷密度为(1.168–1.553)× 10¹⁹ m^-3; 较深陷阱能级0.96–1.01 eV 对应的深陷阱电荷密度为(1.194–4.615)× 10¹⁸ m^-3. 最后初步验证了材料的深陷阱能级和对应的深陷阱电荷密度随老化而增加, 可考虑将模型中的两能级陷阱参数作为老化诊断特征参量. 关键词： 聚合物 空间电荷 陷阱 老化     

电介质陷阱能量分布的光刺激放电法实验研究

利用光刺激放电方法研究了线性低密度聚乙烯(LLDPE)中的陷阱能级分布,分别介绍了连续扫描与分段扫描这两种扫描方式并对它们进行了对比.指出在通常使用的连续扫描过程中,光刺激脱阱的不彻底给实验数据带来了一定的误差,着重讲述了分段扫描的理论基础以及实验过程.实验结果表明:单一波长辐照下的光刺激衰减电流的对数与时间成线性关系,它和分段扫描方法中的理论分析完全符合,同时也验证了在本实验中忽略载流子的重俘获过程是合理的;LLDPE中的俘获电荷位于4.14—6.22eV的陷阱能带内,但它们主要集中在陷阱能级为4.78     

孔洞聚丙烯驻极体膜中空间电荷与孔洞击穿电荷的俘获特性

对孔洞聚丙烯(PP)驻极体膜系统的研究结果表明：孔洞PP膜中空间电荷的俘获特性随注入的空间电荷量或试样表面电位而变化,注入的电荷量较少时空间电荷主要被俘获在表面深陷阱和近表面次深陷阱中,较多的注入电荷量时空间电荷在进一步填充表层(表面和近表面)陷阱的同时,还将填充体内浅陷阱;这三类陷阱中心所对应的电荷脱阱温度分别约为160℃,138℃和92℃.而孔洞击穿电荷不仅被俘获在与试样表层空间电荷陷阱相似的孔洞表层陷阱中,还有相当的量穿过孔洞表层进入体内、成为浅阱俘获孔洞击穿电荷. 关键词： 孔洞聚丙烯膜 空间电荷 孔洞击穿电荷 俘获特性     

用光刺激放电法研究纳米粉末掺杂低密度聚乙烯中陷阱能级

通过光刺激放电(PSD)技术研究了纳米粉末掺杂低密度聚乙烯(LDPE)中的陷阱能级.利用连续扫描法得到了不同掺杂比例的Al₂O₃,MgO纳米粉末掺杂试样以及相同掺杂比例的多种纳米粉末掺杂试样的PSD电流谱,定性地得出了试样陷阱能级的深浅变化.分步扫描法定量地描述了LDPE试样在Al₂O₃纳米掺杂前后陷阱能量分布的变化.结果表明,掺杂比例大于0.2%的Al₂O₃纳米粉末掺杂、大于0.5%的MgO纳米粉末掺杂能够显著地使得LDPE陷阱能级变深.结合纳米掺杂对LDPE空间电荷注入影响的相关报道,可推测纳米掺杂对空间电荷注入的抑制与试样中陷阱能级变深存在密切的关联.     

电晕充电多孔PTFE/PP复合驻极体过滤材料的电荷存储特性

报道采用电晕充电方法，对用高温熔融粘合工艺制备得到的双向拉伸多孔PTFE与PP复合过滤材料进行驻极体改性，并采用热刺激放电和表面电位测量等方法研究了材料的电荷存储稳定性,根据驻极体相关理论，对实验结果进行了解释. 结果表明，电晕充电的多孔PTFE/熔喷或纺粘PP覆膜材料中，既存在空间电荷又存在极化电荷，复合膜的界面是电荷陷阱的主要来源. 从不同面对复合膜材料进行充电时，材料具有完全不同的电荷存储特性. 由于材料体内空间电荷和极化电荷的极性相反、相互补偿，表面电位测定并不能真正反映材料内部电荷的存储状态. 关键词： 驻极体 电晕充电 聚合物复合膜 热刺激放电     

聚丙烯孔洞驻极体膜的化学表面处理及电荷稳定性

利用热刺激放电(Thermally Stimulated Discharge, TSD)电流谱、在线电荷TSD、电荷等温衰减测量和衰减全反射(Attenuated Total Reflection, ATR)红外光谱分析，本文系统地研究了经化学表面处理(萃取、氧化及氢氟酸)的聚丙烯(PP)孔洞驻极体膜的电荷储存稳定性及电荷稳定性提高的原因.结果表明：经适当地氧化和氢氟酸室温处理试样的TSD电流谱中在温位约为184℃处出现原膜所没有的非常强的新峰，电荷热稳定性得到显著的提高，这一电荷热稳定性通过高温充电工艺得到进一步地改善；适当延长室温下氢氟酸处理的时间或延长氧化时间，都会使处理膜的电荷稳定性得到提高.理论分析表明在线电荷TSD测量法可给出线性升温过程中电荷重心及驻极体电荷量变化的综合信息，结合TSD电流谱和初始电荷重心位置的测量，可精确地考察线性升温过程中电荷重心的在线变化. 关键词： 聚丙烯孔洞膜 表面氧化 氢氟酸处理 电荷稳定性 在线电荷TSD     

表层氟化温度对聚乙烯中空间电荷积累的影响

在实验室反应釜中于不同的温度(35 ℃, 55 ℃和70 ℃) 下, 以氟气体积浓度为12.5%的氟/氮混合气对热压制备的聚乙烯(PE) 片状试样(厚约0.8 mm) 进行了相同时间(2 h) 的表层氟化改性. 利用压力波法研究了氟化温度对PE中空间电荷积累的影响. 结果显示, 随着氟化温度的提高直流高压作用下的氟化试样中的空间电荷积累明显减少, 这个70 ℃的氟化试样中几乎没有空间电荷. 衰减全反射红外分析表明, 氟化引起了试样表层化学组成的本质变化及氟化度随氟化温度的明显提高. 接触角测量与表面能计算间接地表明了这些氟化层有显著增大的介电常数. 开路热刺激放电电流测量进一步揭示了这些氟化层 不同的电荷捕获特性, 及随着氟化温度的提高氟化层对化学杂质从半导性电极向PE扩散的增强的阻挡特性, 因此表明氟化层中自由体积的相应减小. 表层自由体积的减小对抑制空间电荷的积累, 比介电常数的增大和电荷陷阱的变化起到更加显著的作用.     

以能带理论诠释直流聚乙烯绝缘中空间电荷的形成和抑制机理

高压直流塑料交联聚乙烯电缆的研发难点是消除其中的空间电荷效应. 目前, 国内外学者普遍通过添加纳米粒子在聚乙烯体内形成深陷阱捕获电荷的机理来抑制电荷积聚, 但此抑制机理违背了电场的基本理论. 以能带理论全面阐述聚合物介质中空间电荷的形成和抑制机理, 从一级陷阱模型出发, 应用电荷入陷和脱陷动力方程, 推导了聚合物介质中空间电荷的形成过程. 在聚合物介质中引入深陷阱后, 介质Fermi能级位移, 电极与介质之间界面接触由Ohm接触转变为阻塞接触. 考虑到无定形相中大量的陷阱密度, 电荷耗尽区宽度小于100 Å, 电极与介质之间的界面对电子变得透明, 形成中性接触, 在电压作用下, 这种聚乙烯介质中不再可能形成空间电荷. 最后, 在纯聚乙烯和纳米改性后含有深陷阱的聚乙烯两种试样上, 分别测量了电导与电场强度的关系和空间电荷分布曲线, 实验结果符合理论推导. 关键词： 直流绝缘 能带理论 空间电荷 抑制机理     

A method for correlating charge traps of polypropylene to its morphology

A method for differentiating charge traps in amorphous parts from those in crystalline parts of crystalline polymers was proposed and applied it to polypropylene (PP) charge traps. The proposed method is combined use of two techniques: organic solvent vapor-induced charge decay (OSVICD) and partial neutralization (PN), slight recharging with the counter corona charges. From thermally stimulated current (TSC) spectra of OSVICD- and PN-treated PP, the shallow and deep charge traps were correlated to the trap sites existing in the amorphous and crystalline regions of PP, respectively. From TSC spectra of PN-treated PP, it was found that in the surface region the ratio of charges existed in the deep traps to those in the shallow ones was about 87% while in the bulk region it was 48%. This fact is consistent with crystalline-rich surface nature of the sample films, which was revealed by the usual transmission and ATR infrared spectroscopic analyses.     

Electret properties and chemical modification of cellular polypropylene films

The electret properties of virginal cellular polypropylene (PP) films and chemically modified cellular PP films by extraction from CH₂Cl₂ solution, oxidation in a mixture solution of H₂SO₄, CrO₃ and H₂O and fluorination in a hydrofluoric acid (HF) solution, were systematically studied by measuring the open-circuit thermally stimulated discharge (TSD) current spectra, charge TSD spectra and isothermal charge decay. The results point out that there are more deep traps than shallow traps in the surface region while the contrary case occurs in the bulk region. The thermal stability of charge storage of the chemically modified cellular PP film is significantly improved in comparison with that of the virginal one. Light irradiation or reacting at elevated temperature has remarkable promotion effect on the reaction of HF with the extracted and oxidized film. Moreover, a method for investigating the dynamic changes of mean charge depth relative to its initial value during heating was proposed.     

压力膨化处理对正极性聚丙烯蜂窝膜的驻极体性质的影响

压力膨化处理工艺能够显著改善聚丙烯蜂窝薄膜（cellular polypropylene） 驻极体的压 电活性.通过热脉冲技术、表面电位衰减测量及TSD 电流谱分析等研究了经恒压正电晕充电 的聚丙烯蜂窝膜的陷阱能级分布特征，讨论了压力膨化处理工艺对这类蜂窝膜驻极体电荷稳 定性及电荷输运特性的影响.结果说明，PP 蜂窝膜内存在着位于中能级区的能值各异的三种 分立陷阱，深能值陷阱和浅能值陷阱的大多数位于孔洞膜近表面的体层或体内，而中等能值 陷阱则主要位于自由面附近.压力膨化处理改变了PP 蜂窝膜的能阱状态并在一定程度上降低 了这类孔洞膜驻极体的电荷储存稳定性，但没有明显影响其由慢再俘获效应占主导地位的脱 阱电荷输运特性. 关键词： 压力膨化处理 聚丙烯蜂窝膜 驻极体 电荷储存与陷阱分布 电荷输运     

掺杂含量对环氧纳米复合电介质陷阱与空间电荷的影响

环氧纳米复合电介质具有抑制空间电荷积聚、高电阻率、高击穿强度等优异性能,对直流电力设备的发展具有重要的作用.但纳米粒子含量对纳米复合电介质陷阱、电导率和空间电荷的影响机理尚不清楚.本文在纳米复合电介质交互区结构模型的基础上提出了计算交互区浅陷阱和深陷阱密度的方法,得到了浅陷阱和深陷阱密度随纳米粒子含量的变化关系.随着纳米粒子含量的增加,浅陷阱密度逐渐增大,深陷阱先增加然后由于交互区重叠的影响而逐渐减少.研究了纳米粒子含量对浅陷阱控制载流子迁移率的影响,发现随着纳米粒子的增多,浅陷阱大幅增多,浅陷阱之间的平均间距迅速减小,导致载流子更容易在浅陷阱间跳跃迁移,浅陷阱控制载流子迁移率增大.建立了纳米复合电介质的电荷输运模型,采用电荷输运模型计算研究了环氧/二氧化钛纳米复合电介质的空间电荷分布、电场分布和电导率特性.发现在纳米粒子添加量较小时,交互区的深陷阱对电导的影响起主导作用;纳米粒子添加量进一步增加,浅陷阱对电导的影响将起到主要作用.     

Annealing Effect on Chain Segment Motion and Charge Trapping and Detrapping in Nylon 1010

The chain segment motion and charge trapping and detrapping in nylon 1010 films were investigated by means of thermally stimulated depolarization current (TSDC). There were three current peaks (named α, ρ1, and ρ2 peaks, respectively) in the experimental TSDC spectra above room temperature. The α peak is attributed to a background dipole relaxation by the motion of chain segments and space charge contribution, the ρ1 peak is originated from a space charge trapped in the bulk amorphous regions and the interphase between crystalline and amorphous regions, the ρ2 peak is originated from space charge trapped in crystalline regions. By analyzing the characteristic parameters of these peaks, it was found that with in increase of the degree of crystallinity the activation energy of the a peak increased from 1.12 to 1.22 eV and the trap depth of the ρ2 peak increased from 2.70 to 2.82 eV, while the trap depth of the ρ1 peak decreased from 1.50 to 1.29 eV. Annealing induced a decrease of the chain segment mobility and promoted the creation of traps in nylon 1010. Annealing also decreased the stability of the trapped charges in the bulk amorphous and the interphase regions and increased the stability of the trapped charges in the crystalline regions.     

主客体掺杂型非线性光学聚合物驻极体DR1/PMMA膜中空间和偶极电荷的相互作用特性

运用热刺激放电、表面电位衰减和电光效应的检测等手段,对主客体掺杂型非线性光学聚合物驻极体DR1/PMMA膜中空间和偶极电荷的相互作用特性进行了研究．结果表明,在极化后的样品中,被样品表面或体内的各类陷阱捕获的大部分空间电荷所处的陷阱能级高于极性生色团分子的定向排列产生的偶极电荷的束缚能级,空间电荷对偶极电荷有强烈的束缚作用．空间电荷衰减将导致材料内的电场分布发生变化,并引起极性生色团分子的松弛．空间电荷稳定性决定着偶极电荷的寿命. 关键词：     

感绿光谱增感染料在氯化银微晶表面的电子陷阱效应

光谱增感技术可使卤化银感光材料实现对全波段感光，同时光谱增感技术在现代光信息记录与存储、光电器件、太阳能转换与存储等领域具有重要的应用.应用微波吸收介电谱技术研究了立方体氯化银吸附感绿菁染料后的光电子衰减特性，建立了氯化银光电子衰减动力学模型，根据此模型结合光电子衰减实验结果对光谱增感染料吸附在卤化银表面的电子陷阱效应进行了分析.研究结果表明：当染料以单分子态吸附在卤化银表面时，染料起浅电子陷阱效应；染料以J聚集体吸附在卤化银表面时，染料起到了深电子陷阱效应.浅电子陷阱与深电子陷阱效应的临界浓度为每40g 关键词： 感绿染料 氯化银 光电子衰减 电子陷阱效应