纳米颗粒填充对LDPE/silica纳米复合介质阈值电场的影响

为研究纳米颗粒填充对复合介质阈值电场特性的影响,以低密度聚乙烯（low-density polyethylene,LDPE）为基料、纳米二氧化硅（silica）为填充颗粒,制备了填充粒径分别为7和16 nm、填充浓度在0～5.0%范围的LDPE/silica纳米复合介质,并测试了复合介质的准稳态直流电导。研究表明:低电场下纳米颗粒对复合介质直流电导的影响不大;在高电场下,低填充密度（1.0%附近）时复合介质的电导比纯LDPE的值大,阈值电场均低于纯LDPE的值;仅当填充浓度较高时,复合介质的电导才下降,并且阈值电场高于纯LDPE的值。纳米颗粒填充粒径7和16 nm时,纳米复合介质的阈值电场特性基本一致,但在高电场下,填充粒径7 nm时的复合介质电导小于填充粒径为16 nm的值,且填充粒径7 nm时复合介质的阈值电场都高于填充粒径为16 nm时的值,表明填充粒径越小的纳米颗粒越能提升复合介质的阈值电场。另外,基于空间电荷限制电流理论（space charge limitedcurrent,SCLC）分析可知:纳米颗粒填充浓度较低时,纳米复合介质中总陷阱浓度H相对于纯LDPE都明显下降,仅当填充浓度进一步升高时,总陷阱浓度H才高于纯LDPE中的值。填充浓度在0.1%5.0%时,纳米复合介质内部总陷阱浓度H随填充浓度的升高而升高,这主要与纳米颗粒引入颗粒/基料界面结构的增多有关。