有序结构氟聚合物压电驻极体的制备和压电性研究

描述了一种有序微孔结构压电聚合物功能膜的制备方法,利用模板的高度有序实现薄膜微孔结构的精确控制.将此制备方法用于氟聚合物压电驻极体薄膜的制备,通过扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构的观察表明薄膜具有理想的有序结构.对氟聚合物压电驻极体压电性的研究则是利用正压电效应测量准静态压电系数d₃₃,通过等温衰减和压强依赖性的测量考察其压电性能.结果表明:有序结构氟聚合物压电驻极体的准静态压电系数d₃₃可高达300 pC/N;与无序结构氟聚合物     

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     

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     

正充电聚四氟乙烯薄膜驻极体的电荷储存及其动态特性

研究了栅控恒压正电晕充电的聚四氟乙烯（PTFE）薄膜驻极体的电荷储存与 输运特性.结果显示在100℃以下的较低温区和高于150℃，尤其是高于180℃的较高 温区内慢再俘获效应控制着脱阱电荷的输运；而在约100—150℃的温区内快再俘获效应占主导地位.初始表面电位的增加将导致电荷密度衰减加剧，通过合理控制充电参数和组合 热处理工艺，可使同样储存有足够高的电荷密度的正负充电的PTFE薄膜驻极体既显示出相近 的电荷储存寿命，又具有突出的电荷稳定性. 关键词： 聚四氟乙烯 正充电驻极体 交越现象 电荷稳定性 电荷 输运     

聚合物的结构转变和驻极体

一、引宫近年来国内高校普物实验的改进倾向于采用计算机代替手工调节和测量，但实验的物理内容仍局限于三十年代的范围．在经济条件许可下将新的技术和精密仪器引入普物实验教学有助于增长学生的见识；但实验教学更重要的目的在于启发学生运用自己的物理思想，以力所能及的方法去认识和研究新问题．50年代以后，高分子聚合物在日常生活、工业技术和尖端科学中得到越来越广泛的重要应用，但普物实验迄今未能增加这方面的内容，这是教学中的缺陷．聚合物由粘流态冷却经高弹态到达室温附近的类玻璃态，成为通常所称的塑料．其间经历的结构转变…     

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：     

聚丙烯压电驻极体膜的压电和声学性能研究

以多孔聚丙烯(PP)膜为原材料, 通过压缩气体膨化工艺和电晕极化方法成功制备出PP压电驻极体膜, 并研究了该功能膜的压电和声学性能. 结果表明PP压电驻极体膜厚度方向和横向的杨氏模量分别为1.4和480 MPa, 因此压电系数d₃₃比d₃₁和d₃₂高2个量级以上, d₃₃是该类压电膜压电效应的主要性能指标, 而 d₃₁和d₃₂可以忽略不计. PP压电驻极体膜的准静态压电系数d₃₃在15-35 kPa的压强范围内具有良好的线性度. 在2-300 Hz的测试频率范围内, 300 Hz 下的d₃₃是2 Hz下的81%, 这主要是由PP膜的杨氏模量随频率增大而增强引起的. 在100 Hz-100 kHz 的音频和超声波频率范围内, PP压电驻极体膜具有平坦的频响曲线; 在1 kHz下其开路电压灵敏度和压电系数d₃₃分别为0.85 mV/Pa和164 pC/N. 关键词： 聚丙烯压电驻极体 压电效应 声学性能     

交联聚丙烯压电驻极体的压电性能及振动能量采集研究

以电子束辐照交联聚丙烯(IXPP)泡沫薄板为原材料, 首先利用热压工艺对微观结构进行改性, 然后采用电晕充电方法对样品实施极化处理, 使之具有压电效应, 成为压电驻极体. 通过准静态和动态压电系数d₃₃、复电容谱, 以及等温衰减的测量, 研究了IXPP压电驻极体膜的机电耦合性能; 同时考察了基于IXPP压电驻极体膜的振动能量采集器在{3-3}模式下对环境振动能的俘获. 结果表明, IXPP压电驻极体的准静态压电系数d₃₃可高达620 pC/N; 厚度方向的杨氏模量和品质因数(FOM, d₃₃·g₃₃)分别是0.7 MPa和11.2 GPa^-1; 在50, 70和90℃下进行等温老化, 经过24 h后, IXPP压电驻极体膜的准静态压电系数d₃₃分别降低到初始值的54%, 43%和29%; 采用面积为3.14 cm²的IXPP压电驻极体膜为换能元件, 当振子质量为25.6 g, 振动频率为820 Hz时, 振动能量采集器在匹配负载附近可以输出高达65 μW/g²的功率.     

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     

极化电压对聚丙烯压电驻极体膜压电性能的影响

压电驻极体是具有压电效应的微孔结构空间电荷驻极体材料,其压电性能与材料的微结构和空间电荷密切相关.本文首先利用压缩气体膨化工艺对聚丙烯(PP)的微结构进行改性,然后利用接触极化方法,研究了极化电压与PP膜空间电荷密度之间的关系,及其对压电性能的影响.结果表明对于极化前厚度为100μm的PP膜,其内部建立有序空间电荷分布的阈值极化电压为2 kV;一旦有序空间电荷建立起来,PP膜即具有压电效应.随着极化电压的提高,PP膜的空间电荷密度逐步增大,压电效应显著增强.当峰值电压为8 kV时,PP膜电极上的电荷密度、准静态压电系数和品质因数FOMv(d33·g33)分别为0.56 mC/m2,379 pC/N和8.6(GPa)-1.PP压电驻极体膜的FOMv比聚偏氟乙烯(PVDF)铁电聚合物膜高2个量级以上,且声阻抗非常低(～0.025 MRayl),因此该压电膜在超声波发射-接收系统或脉冲-回波系统中具有明显的优势.     

共轭高分子链中电荷迁移的热效应

从理论上研究了共轭高聚物链中在电场作用下极化子运动的热效应.基于SSH模型以及通过绝热动力学演化的方法,模拟了共轭高聚物链中极化子在电场作用下从链左端向右端运动的过程.晶格受到的热扰动作用假设为通过局域的晶格范围内原子位移的随机涨落来实现.结果发现,晶格中的局域热涨落对于运动中的极化子而言等效于一个势垒.势垒高度由高分子中受到热扰动的区域的范围大小以及该区域与其周围环境的温差来决定.当分子中存在热吸收不均匀的现象时,链内极化子迁移率在低电场范围内随电场的变化遵循对数曲线变化规律.     

氟气处理孔洞聚丙烯膜显著改善的电荷存储特性

通过衰减全反射(attenuated total reflection,ATR)红外光谱分析与开路热刺激放电(thermally stimulated discharge,TSD)电流、原位实时电荷TSD和电荷等温衰减的测量,研究了氟气对孔洞聚丙烯(PP)膜的氟化改性及氟化改性对其驻极性能的影响.研究结果表明：尽管在负压状态且较低的氟气分压及较低的反应温度(约60℃)和较短的反应时间(约15min)下,氟气能有效地氟化孔洞PP膜,更易于氟化预氧化的孔洞PP膜,氟化改性的孔洞PP膜,尤其是预氧化后的氟化改性 关键词： 孔洞聚丙烯膜 氟气 氟化改性 电荷稳定性     

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     

六氮杂苯并菲及其衍生物电荷传输性质的理论研究

在B3LYP/6-31G^**理论水平对六氮杂苯并菲及其衍生物和苯并菲及其衍生物分子及分子离子进行结构优化和频率计算,得到稳定构型.在此基础上,计算二聚物的单电能随旋转角度的变化关系,得到能量最低点.根据电子转移的半经典模型研究这些化合物分子的电荷传输性质.计算结果表明,六氮杂苯并菲的正电荷传输速率最小,负电荷传输速率最大.巯基,羟基,烷氧基和氟基团的取代有利于正电荷传输,不利于负电荷传输.烷氧基的链长对电荷传输性质几乎无影响. 关键词： 六氮杂苯并菲 电荷传输 盘状液晶     

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     

Spectroscopic interrogation and charge transport properties of molecular transistors

ABSTRACT

Molecular transistors have been extensively investigated as the building blocks for the ultimate miniaturization of electronic devices. They are assembled from single molecules and molecular monolayers serving as a current-carrying channel in a conventional field-effect transistor configuration, in which gate electrodes have been electrically or electrochemically implemented in several types of test beds such as electromigration junctions, mechanically controllable break junctions, and devices with carbon-based electrodes. The energy level alignments of the component molecules incorporated into the transistor can be tuned using molecular orbital gating and it can ultimately control the flow of charge carriers. Herein, we review recent progress in studying spectroscopic characterization techniques and charge transport properties of molecular transistors.