我国驻极体物理、材料及其应用

本文简要叙述了驻极体的定义，发展简史和内容，并着重扼要介绍了我国近几年在驻极体物理、材料及应用方面的状况，也简要提及驻极体的将来发展．     

我国驻极体研究进展及其有关问题

本文很据我国近年来研究驻极体的情况，介绍一般进展和所遇到的问题．在驻极体材料中，叙述由材料外注入载流子和极性分子材料本身取向极化的两类电荷，介绍聚合物材料和新近开展研究的无机材料与复合材料．这些材料经过适当方法就可以制成驻极体，着重介绍高温栅控电晕注极方法，它是结合材料热处理和控制电荷均匀量值而获得稳定驻极体．为了鉴别驻极体的优劣，也介绍了测量和估算驻极体寿命的设备．文章中还分析宏观象的有关机理．最后根据驻极体主要效应，阐述在微电子学，传感器件和生物医学等方面的应用和前景．     

驻极体及其应用

一、前 言驻极体(electret)是一种永久极化的电介质.长期以来,它一直是一种科学上的珍奇.只是在近三十年间才有了应用方面的研究.最近十多年工业上的研究和应用有了迅速发展.例如,在电声学方面,驻极体麦克风及其它换能器已有商品出售.驻极体在人们面前展现了更多应用的可能性,其前景是鼓舞人的.开展驻极体研究并开拓其应用,对我国社会主义事业是很有意义的.首先推测驻极体存在的是英国物理学家赫维赛德(O.Heaviside)[1] .1890年他在一篇文章中首先使用了驻极体这个术语,认为它可以作为磁体的静电类似物而存在.30年后,日本物理学家江口元太…     

面向空耦电声换能器应用的高性能FEP/PTFE复合膜压电驻极体

压电驻极体(也称为铁电驻极体)是一类具有强压电效应的微孔结构驻极体材料,具有柔韧、低密度、低特性声阻抗等特征,是制备柔性空气耦合声电换能器的理想材料.针对器件对高灵敏度和高温工作环境的应用需求,本文报道高性能氟化乙丙烯/聚四氟乙烯(FEP/PTFE)复合膜压电驻极体的制备和性能表征.研究结果表明,FEP/PTFE膜的特...     

脉冲电源与它在电晕荷电器中的作用

在电晕放电荷电器中，防止荷电颗粒沉积是一关键问题。用机械斩波的方法形成高压正负方波，其幅值、频率和脉宽均可调，并且波形不发生畸变，从而有效地控制了荷电颗粒在荷电器中的运动轨迹，并为荷电器荷电提供了准确的场强和荷电时间。本实验测试了颗粒荷电提供了准确的场强和荷电时间。本实验测试了颗粒荷电量和粒径的关系，实验值与理论计算值基本一致。结果表明，机械斩波的高压脉冲电源在颗粒荷电研究中是一种较好的装置。     

工业中粉体颗粒的荷电机理及数值模拟方法

工业过程中粉体颗粒不可避免地会相互摩擦碰撞而荷电. 荷电颗粒的存在可能会危害正常的工业生产过程, 也可能对工业过程起促进作用. 因此, 荷电粉体颗粒及其特性受到了广泛的关注, 但目前对粉体颗粒的荷电机理依然缺乏透彻的了解, 尤其是在气固两相流动中的粉体颗粒荷电现象. 事实上, 工业中存在的粉体颗粒的运动都受到流体的影响, 是典型的气固两相流系统, 流体对粉体颗粒的作用使粉体颗粒接触的荷电现象变得更为复杂, 因此从两相流动的观点来研究粉体颗粒荷电的物理本质就显得越来越重要. 本文介绍了工业过程中的几种不同类型的粉体颗粒荷电行为, 回顾了颗粒的荷电机理与描述颗粒荷电的数学模型. 对于工业过程中颗粒的荷电现象及颗粒在多相流体中的动力学行为, 介绍了研究颗粒受流体影响时荷电特性的数值模拟方法. 本文旨在对粉体颗粒的荷电机理、应用以及研究方法进行梳理与探讨, 为正确认识工业过程中粉体颗粒的荷电现象并加以控制利用提供理论借鉴.     

静电技术应用专题系列 第五讲 静电除尘的物理机制

本文对静电除尘过程中涉及到的一些物理现象和机制进行了描述和讨论．着重介绍了电晕放电、电汤分布和尘粒荷电等方面的一些基本概念和理论及其在工程中的应用。     

电子全息法及其在观测微电场分布中的应用

介绍了电子全息术的工作原理以及制备静电场样品的新方法:一个置于薄导电碳膜上的非导电粒子,例如直径为0.31μm聚乙烯乳剂小球,在电子显微镜中观察时,由于静电积累效应,它将成为一个荷电体,这个荷电体带有正电量Q,并能用一个点电荷场来模拟这个合成电场。采用这个模型,能用电子全息法观测由该点电荷形成的静电场分布及荷电体大小。 关键词：     

用密立根油滴仪同时测量粉尘的粒径和荷电量

本文提出用密立根油滴仪同时测量粉尘的粒径和荷电量的方法，并对两种工业粉尘在离子荷电条件下粒径和荷电量的关系进行了测试和研究。将测试结果与荷电理论计算值进行了比较和分析。     

应用质子活化分析测定半导体硅中痕量氧、氮和碳

一、引 言 荷电粒子活化分析是一种基于核技术的分析方法.通过荷电粒子与待测核间的核反应,产生放射性核素;测量这些放射性核素的特征放射性及其强度,即可进行元素的定性、定量分析.荷电粒子活化分析轻元素的灵敏度很高,在国民经济中有着重要的应用. 例如半导体材料的质量、电学性能与它的痕量轻元素杂质(氧、氮和碳)的含量有关.对这些痕量轻元素进行高灵敏度的定量测定,就成为半导体等超纯材料的研制和生产中的重要环节.目前,荷电粒子(p,d,α、He3等等)活化分析是测定超纯材料中痕量轻元素最灵敏而有效的方法之一[1,2]. 本文主要介绍应用…     

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.     

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     

退火与极化温度对尼龙11薄膜驻极体内陷阱能级分布的影响

用热释电技术研究了尼龙11薄膜驻极体制备过程中热处理与极化温度对驻极体陷阱能级分布的影响.结果显示，淬火驻极体的热释电流谱上存在四个空间电荷退陷阱电流峰，而在退火处理后则显示两个退陷阱电流峰.采用多点法对热释电流谱进行理论拟合可以将各个退陷阱电流峰分离并得到它们的陷阱深度参数.这些参数进一步表明，淬火尼龙11薄膜驻极体内存在四个空间电荷的陷阱能级，极化温度升高对它们的分布情况影响不大；退火处理后，陷阱能级减少为两个，且随着极化温度的升高，较浅的陷阱能级有明显向较深陷阱能级接近的趋势. 关键词： 尼龙11 薄膜驻极体 热释电 热处理     

荷电液滴捕集颗粒物特性的研究

设计了荷电液滴捕集颗粒物的实验装置,对自由落体荷电液滴捕集颗粒物特性进行了实验研究。荷电液滴穿过粉尘室捕集颗粒物并在载玻片上铺展,利用显微镜对不同下落高度和荷电量的荷电液滴吸附的颗粒物在液滴表面的沉积特性进行了观察和分析。实验表明:荷电液滴的颗粒物捕集量高于非荷电液滴一个数量级以上;颗粒物在荷电液滴表面发生了显著的团聚现象;荷电液滴的迎风面是捕集颗粒物的主要区域,但是颗粒物的实际沉积区域小于液滴的半球面;降低下落高度或增大荷电量能够提高液滴对颗粒物的捕集半径,但是会加剧液滴捕集效率的波动;在一定的雷诺数范围内,液滴对颗粒物的捕集量与其电荷量呈线性比例关系。     

电场中介质微粒的荷电机理与实验控制模型

对中性介质微粒在电场中荷电的物理过程进行了探索，对其电晕的产生、负离子分子的形成和介质微粒的荷电三个子过程的机理进行了描述，结合实验教学中几个重要问题建立了实验控制模型。     

基于模糊辨识算法的蓄电池荷电状态测量方法与模块设计

针对蓄电池荷电状态在线监测中对准确度和测量速度的要求,本文提出采用模糊辨识算法对蓄电池进行系统辨识。并通过对蓄电池的荷电状态与内阻、端电压数据的分析,建立了蓄电池荷电状态的模糊规则模型,并以此进行蓄电池荷电状态的测量,得到均方误差为0.0052。测量结果表明基于模糊辨识算法的蓄电池荷电状态测量能够满足蓄电池在线监测的要求,且易于硬件实现。文章还使用DSP Builder设计了蓄电池荷电状态测量模块,其中内阻测量采用了特征分解谱估计的信号提取方法,荷电状态测量则实现了模糊辨识算法所得出的模糊规则模型的运用。     

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     

荷电液滴脉动变形特性的实验研究

为探讨荷电液滴的变形机理,对滴状模式下荷电液滴的脉动变形特征进行了实验研究。综合考虑毛细管经、荷电电压及液滴的物性参数,采用带有显微变焦镜头的高速数码相机对荷电液滴进行了微距拍摄,并结合图像处理技术研究了荷电液滴的脉动变形问题。实验结果表明:随着电压的增加,液滴的最大变形率逐渐增大,但其脉动变形周期却逐步减小。对于导电性液体,电导率对荷电液滴的变形率及脉动周期影响微弱。表面张力与荷电液滴的最大变形率呈反比,与其脉动变形周期呈正比。     

负径向电场对荷电粒子运动的影响及其数值模拟

从负径向电场产生的电漂移改变荷电粒子运动的极向运动速度着手,推导出在负径向电场存在时安全因子的表达式,分析了安全因子对荷电粒子漂移位移和运动轨迹的影响。建立了在负径向电场条件下,荷电粒子在梯度磁场和曲率磁场中运动数学模型。通过数值模拟,获得了通行粒子、香蕉粒子的漂移位移和运动轨迹所呈现出的新特点和规律:负径向电场改变了荷电粒子的最大漂移位移。当荷电粒子的极向运动速度增加时,最大漂移位移减小,反之增大;改变了荷电粒子的运动轨迹,通行粒子的轨亦可能变为香蕉粒子的轨迹,香蕉粒子的轨迹可能变为通行粒子的轨迹,当电场达到足够的强度时,均成为在极向上顺时针运动的通行粒子轨迹。     

驻极态与伪装材料

本文介绍了几个学科互渗交叉,而得到深入发展的驻极体材料的研究历史、发展和未来的动向．特别指出了驻极态的研究是一个具有共性的基础理论课题．本文又特别介绍了驻极体（具有驻极态特性的材料）用于伪装材料方面的实践和未来发展方向,以及开发伪装（隐身）材料的意义．