聚四氟乙烯多孔薄膜驻极体的电荷储存稳定性

利用在室温和高温下的栅控恒压电晕充电,常温电晕充电后经不同温度老化处理后的表面电位衰减测量,及开路热刺激放电(ThermallyStimulatedDischarge,TSD)研究了正负充电后PTFE(Polytetrafluoroethylene)多孔薄膜驻极体的电荷储存稳定性.PTFE多孔膜,PTFE非多孔膜(TeflonPTFE)和FEP(TetrafluoroethylenehexafluoropropyleneCopolymer)非多孔膜(TeflonFEP)间的电荷储存稳定性的比较研究也已进行.通过等温退极化程序,对上述三种薄膜驻极体的电荷储存寿命(有效时间常数)τ进行了定量估算.结果指出:在有机驻极体材料中,对正负充电后两种极性驻极体样品的PTFE多孔薄膜驻极体均呈现最优异的电荷储存稳定性,尤其是在高温条件下.通过扫描电镜(SEM)对这种新结构的氟聚合物驻极体材料的突出电荷储存能力和结构根源也已初步讨论. 关键词： 聚四氟乙烯 多孔膜 驻极体 电荷稳定性     

人工调控微结构压电驻极体的热稳定性和电荷动态特性

利用表面带有周期性结构的硬质模板,通过冷压工艺将周期结构图案复制到多孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜表面,再经过热黏合工艺与致密氟化乙丙烯共聚物(FEP)薄膜复合,制备出了高度有序的微孔结构复合膜,并用电晕充电的方法对复合膜进行极化处理,最终获得氟聚合物复合膜压电驻极体.借助对这类复合膜压电驻极体介电谐振谱的测量,得到了材料的杨氏模量.并利用等温热老化工艺对它们的压电系数d33的热稳定性进行了考察.最后通过短路热刺激放电谱的测量和分析,讨论了该复合膜在热老化处理后的电荷动态 关键词： 有序结构 压电驻极体 压电性 电荷动态特性     

多孔聚四氟乙烯/氟代乙烯丙烯共聚物复合驻极体材料的压电效应研究

采用高温熔融和电晕充电方法制备了由聚四氟乙烯/氟代乙烯丙烯共聚物复合而成的空间电荷驻极体压电膜.借助准静态压电系数测量，研究了制备工艺对复合膜压电活性的影响.根据Kacprzyk等提出的复合驻极体膜的压电模型，结合等温表面电位衰减和压电系数衰减测量结果，讨论了驻极体复合膜系统中的压电性产生机制.结果表明，压电效应的大小不仅取决于俘获在材料中的电荷密度的大小，还与被俘获电荷在材料中的存在形式和分布有关. 关键词： 空间电荷驻极体 压电效应 聚合物复合膜     

恒流电晕充电对聚四氟乙烯多孔薄膜驻极体驻极态的影响

利用常温下恒流和恒压电晕充电、充电后的等温表面电位衰减、热刺激放电和扫描电镜等实 验手段研究了恒流和恒压电晕充电技术对聚四氟乙烯多孔薄膜驻极体驻极态的影响.与恒压电晕充电相比较，恒流电晕充电时由于流过薄膜的电流恒定，增加了注入电荷在多孔结构厚度方向界面处的俘获概率，使沉积电荷密度上升，改善了驻极体的储电能力.然而，这些位于不同层深多孔界面处的俘获电荷在这类功能膜储存或使用过程中，经外激发从脱阱位置 以跳动（hopping）模式输运至背电极的路径相对缩短将导致脱阱电荷衰减较快. 关键词： 恒流电晕充电 聚四氟乙烯多孔膜 驻极体 电荷稳定性     

充电栅压对聚四氟乙烯多孔膜驻极体储电能力的影响

利用室温下栅控恒压电晕充电、热脉冲技术、开路热刺激放电电流谱以及对在充电过程中通过样品电流的监测等方法，系统地研究了充电栅压对具有开放性孔洞结构的聚四氟乙烯（PTFE）多孔膜储电能力的影响，并讨论了导致这类影响的电荷动力学特性和材料的微结构根源 .结果显示，过高的充电栅压会导致沉积电荷密度下降和电荷衰减加剧，不利于这类新结构 功能材料压电活性的提高及其热稳定性的改善.合理的优化充电条件能使负极性充电PTFE多 孔膜驻极体在有机聚合物材料中显示优异的储电能力及电荷稳定性，并改善其作为双极性空 间电荷型压电传 关键词： 聚四氟乙烯 驻极体 储电能力 多孔膜     

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     

Si基Si3N4/SiO2双层膜驻极体的电荷储存与输运

利用等温表面电位衰减及热刺激放电(thermally stimulated discharge,TSD)方法探讨了恒栅压电晕充电经常压化学气相沉积(APCVD)的Si基Si3N4和热生长SiO₂双层薄膜驻极体电荷的存储特性.结果表明:在常温环境中,300℃高温下,以及95%相对湿度时的60℃条件下,所有试样表现出极好的电荷储存稳定性.对于负电晕充电试样,其电荷输运受慢再捕获效应(slow retrapping effect)控制;用热离子发射模型来描述了正电晕充电Si₃N₄/SiO₂驻极体的正电荷输运特性. 关键词： 驻极体 薄膜 电荷储存 热离子发射     

界面极化注极聚丙烯薄膜驻极体的电荷存储特性研究

本文报道一种基于双层介质界面极化机理的新型驻极体注极技术: 借助辅助层对PP薄膜进行注极. 采用表面电位测试方法考察了注极温度、注极电压对所获PP薄膜驻极体电荷存储性能的影响, 并利用热刺激放电技术研究了其高温电荷存储性能, 同时测试了PP薄膜驻极体在X和Y方向的静电场分布. 结果表明: 界面极化注极是一种比电晕注极更为优异的驻极体形成方法. 在一定温度下, 驻极体表面电位随注极电压的增加而增加, 而且两者呈线性关系, 这一结果与注极过程的电荷积聚方程的分析完全一致. 注极温度的影响研究表明, 在保持注极电压不变(注极电压范围为0.5–3.0 kV)的情况下, 温度低于75 ℃时, 温度的变化对于注极效果的影响不明显; 当注极温度大于75 ℃ 时, PP薄膜驻极体的表面电位随注极温度的增加而增加. 表面电位随时间的变化研究表明, PP薄膜驻极体具有良好的电荷存储稳定性. 对其表面电位分布的测试表明, 界面极化注极所形成的PP薄膜驻极体呈现均匀的静电场分布.     

厚度对非极性聚合物薄膜驻极体电荷储存及电荷动态特性的影响

以Du Pont公司的商用Teflon FEP A型薄膜为例，通过热脉冲技术、等温表面电位衰减测量和开路热刺激放电电流谱分析等实验结果，讨论了经常温和高温电晕充电后样品厚度对薄膜驻极体的沉积电荷密度、薄膜驻极体的内电场、体电导率以及电荷储存稳定性的影响.通过热脉冲技术组合电导率温度曲线的测量，研究了在不同温度条件下样品厚度对沉积电荷层的平均电荷重心移动的影响.结果表明：在充电参数一定的条件下，随着膜厚的降低，储存电荷密度上升，但电荷稳定性有所下降.因此，合理地调控薄膜厚度，可以有效地优化驻极体的电荷储存能 关键词： 厚度 驻极体 电荷储存能力 电荷稳定性     

充电参数对聚丙烯蜂窝膜驻极体压电性的影响

通过接触法充电、恒压电晕充电，以及开路热刺激放电技术，对充电参数(例如充电电压，充电时间和充电温度等)对聚丙烯蜂窝膜(PP cellular)驻极体的压电性及其热稳定性的影响的研究，并从孔洞型薄膜压电体的材料结构和理论模型出发，讨论了这些参数对其影响的原因，分析了与压电活性密切相关的空间电荷的动态特性.结果表明，合理地优化充电参数，能使这类呈闭合孔洞的聚合物蜂窝膜驻极体的压电性及其稳定性得以改善，为拓宽这类新型压电功能膜应用领域，推动其产业化进程提供了一定的理论和技术依据. 关键词： 聚丙烯蜂窝膜 压电性 充电参数 电荷输运     

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     

聚四氟乙烯多孔膜的压电活性及其稳定性

研究了经单向机械拉伸形成的非极性空间电荷型薄膜驻极体聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜的压电性.讨论了由PTFE多孔膜和非多孔的聚合物薄膜（PTFE，聚酰亚胺PI，氟化乙丙烯共聚物FEP 和聚三氟氯乙烯PCTFE）组成的双层膜的突出压电活性.初步研究结果指出：在优化的极化条 件下形成的上述双层压电膜以外电极测量的准静态压电d₃₃常数可达186 pC/N， 这个数值与压电陶瓷锆钛酸铅PZT的相应常数接近，而比铁电聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)的相 应常数约高出一个数量级.还研究了这类柔性多孔膜 关键词： 聚四氟乙烯多孔膜 压电性 空间电荷驻极体 充电参数 压电活性的热稳定性     

宏观电偶极子对聚丙烯铁电驻极体膜电荷储存及其动态特性的影响

利用栅控恒压电晕充电组合反极性电晕补偿充电法，研究了孔洞(单元电畴)内分布的空间电荷型宏观电偶极子的形成，及其增长对聚丙烯孔洞膜电极化期间的电流特性及电导率的影响. 借助等温表面电位衰减测量、开路和短路热刺激放电电流谱分析等，讨论了宏观电偶极子及其密度变化时的聚丙烯孔洞驻极体膜电荷储存稳定性及电荷动态特性. 实验结果说明：由电极化形成的宏观电偶极子的自身电场提高了聚丙烯孔洞驻极体膜的电导率，从而降低了驻极体膜电荷储存的稳定性. 对呈现弱极化强度的孔洞驻极体膜，以孔洞为畴结构基本单元内的宏观电偶极子，其两性空间电荷的大部分仅仅分别沉积在透镜状孔洞上下两壁的两端. 外激发脱阱电荷从脱阱位置的输运路径，主要是绕孔洞两边沿介质层迁移；而极化强度较高的样品，其两性电荷则分别分布在上下两壁的宽广区域内，脱阱电荷的大部分在驻极体电场驱动下从脱阱位置通过孔洞层间的介质层迁移并衰减.     

Polarity reversal charging of polypropylene films under DC corona discharge

In this paper, a needle–plane electrode system and polypropylene (PP) films were used to study the DC corona charging of polymers. It was found that the charges injected into the PP films sometimes show different polarity to the applied DC voltage, called polarity reversal charging, which may results in invalidation charging. The pulsed electro-acoustic (PEA) space charge measurement showed that charges of different polarities have been injected into the PP films’ bulk, simultaneously. From these results, a mechanism of two charging processes of high-field injection and return-stroke injection has been introduced here. We presumed that the return-stroke injection can be boosted with the increase of corona voltages and thus reduces the net charge as well as even change the polarity of charges injected.     

Thermally stimulated current in polypropylene films charged in strong electric fields

We have observed a unique feature of the thermally stimulated depolarization (TSD) current in polypropylene (PP) films polarized in strong electric fields (up to 1–2 MV/cm). The direction of the TSD current is the same as the direction of the charging (polarizing) current, and the shape of the TSD current curve is much different from the standard curve. We show by computer model that these features can be explained by charge carrier injection in the film by charging from both electrodes. Both the charging curve shape and TSD current direction are explained by a model in which injected carriers form charged regions inside the film at a distance from the electrodes of one-fourth the thickness of the dielectric. Saint Petersburg State Technical University. Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 4, pp. 12–20, April, 1997.