毫米级栅型电场分布FEP薄膜驻极体的制备及其电荷存储性能研究

采用电晕注极和热注极技术, 在厚度为25 μm的氟化乙丙烯共聚物(FEP)表面制备了宽度为2 mm和3 mm的具有栅型电场分布的驻极体, 研究了注极温度和电极宽度对其电荷存储性能的影响. 样品注极后经150天的存储, 栅型电场分布变得清晰而有规律, 覆盖铝电极区电位已衰减至接近零, 未覆盖铝电极区仍保持高电位; 对电极宽度为2 mm和3 mm的样品, 覆盖铝电极区与未覆盖铝电极区的表面电位差分别为110 V和130 V(电场强度差分别为44 kV/cm和52 kV/cm). 表面电位跟踪测试结果表明: 电晕注极样品初始表面电位高于热注极样品; 在相同的注极方法下, 注极温度越高初始表面电位越高, 电极宽度越小初始表面电位越低. 依据电晕注极和热注极原理对实验结果的分析表明, FEP和金属铝在电荷存储性能上的差异是FEP表面蒸镀铝电极后能获得栅型电场分布的原因所在.     

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     

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     

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.     

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     

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     

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     

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     

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     

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     

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.     

The comparative studies of charge storage stabilities among three PP/porous PTFE/PP electret

In this paper, PP/porous PTFE/PP electret, pressure sensitive adhesive PP/porous PTFE/PP electret and PP/porous PTFE/PP electret drug transdermal patch were prepared. By means of the surface potential decaying measurement and thermal discharge method, the charged storage stability was compared among them. The results indicated that (1) negative PP/porous PTFE/PP electret could still hold 93.4% of its initial surface potential when it was kept at RT for 16 days and exhibited better charge storage stability than positive electret. (2) The humidity almost had no influence in the charge storage stability of the electret. (3) The positive and negative PP/porous PTFE/PP adhesive electret could respectively hold 87.5% and 75.6% of their initial surface potential when being kept at room temperature for 13 days. The adhesive had a little influence in the charge storage stability of the electret. (4) Both the negative and positive PP/porous PTFE/PP electret drug transdermal patch had excellent charge storage stability.     

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     

Electrical properties of polylactides

A PLA film with low crystalline-phase content was investigated in a DC field within the temperature range of 25–70 °C. The polymer exhibits low electrical conduction with increasing activation energy within the area of the glass transition temperature. Electrets were made from the PLA film precursor using an isothermal polarization method. The charge on the electrets was assessed by measuring the field intensity. The surface charge of an electret has the character of a hetero-charge. After 4 months from termining the isothermal charging and cooling, the PLA film polarized at E_p > 16.7 MV/m was affirmed the applicable electret properties.     

电晕充电的聚丙烯无纺布空气过滤膜的电荷储存及稳定性

讨论了用作空气过滤材料的聚丙烯（polypropylene，PP）无纺布驻极体的电荷储存能力及 其稳定性. 研究了温度和环境湿度对电荷稳定性的影响，并从材料形貌特征和能阱结构方面 分析了电荷储存对湿度敏感效应的结构根源. 指出热处理工艺（包括常温充电后老化和高温 充电）对电荷稳定性的明显改善. 结果说明PP无纺布驻极体在常温常湿时呈现出很好的电荷 储存寿命，脱阱电荷的输运规律受慢再俘获效应控制. 关键词： 聚丙烯无纺布 驻极体 电荷稳定性 湿度和温度     

Silicon based polytetrafluoroethylene electrets: Preparation and corona charging characteristics

In this paper, silicon based planar technology and high performance fluorocarbon polymer polytetrafluoroethylene (PTFE) are combined to achieve PTFE thin film electrets on wafer. The PTFE film is fabricated onto SiO₂ substrates and Pt substrates using spin coating and annealing processes, and its electret effect is demonstrated using negative corona charging method. PTFE electrets with different surface morphology exhibit different charge storage capability. Maximally, surface potential of ?396 V is achieved on Pt substrates and ?361 V is achieved on SiO₂ substrates. The average retain rate of surface potential over 240 h is 90.6% for Pt substrates and 76.3% for SiO₂ substrates. The proposed method presents the primary step toward integrated electrostatic devices.