高压力下无机纳米杂化聚酰亚胺薄膜的热激电流谱特性

当前，纳米材料的研究方兴未艾，其应用也正在以难以想象的速度渗透进 生产与生活的各个领域，并发挥出巨大的作用。无机一有机纳米复合材料作为 一种新型产品，正日益引起人们的广泛关注。其中，无机纳米杂化聚酰亚胺材 料的产生极大改善了原始聚酰亚胺薄膜的耐局部放电老化性能，并相应拓展了 聚酰亚胺材料的应用范围。纳米杂化聚酰亚胺材料结构和性能关系的研究，对 材料的合成具有一定的指导作用。 热激电流(TSC)作为研究聚合物分子中陷阱结构，以及它所控制的空间 电荷的存贮和输运特性，聚合物的结构转变和分子运动的重要工具，已经获得 了广泛应用。鉴于聚合物会应用于高压力场合，压力作用可以区分出电子电导 与离子电导，以及相应地出现自由体积的变化等，因此在热激电流的研究过程 中引入压力参数，测量时便可以获取聚合物内部结构的更丰富的信息，并且可 以扩大TSC的应用领域。 本文设计并制作了高压力下热激电流的测量装置，包括样品室、液压系统 等部分。完成了控制系统的设计和制作，硬件方面制作了线性与恒定温度控制 系统，以及线性降压系统；软件方面，应用Microsoft Visual C++编制了自动控 制、滤波及绘图软件，以及单片机控制软件。实验证明，该装置性能可靠，准 确度较高。 应用该测量装置测量了不同压力下纳米杂化聚酰亚胺薄膜及普通聚酰亚胺 薄膜的热激电流谱，分析曲线后得出：1． 每条曲线在各自不同的压力下及所给 定的温度区间只有一个较为显著的峰出现，因为测量温度低于PI的玻璃化转变 温度Tg，所以所有TSC峰均为β松弛峰。2． 在不同的压力下退极化电流峰的峰 温Tp和峰高都有所不同，随压力增大峰温向高温区移动，而且峰高也显著的增 大。这主要是因为压力使样品短路退极化不易进行，从而导致退极化电流峰峰 高增加：压力的增大使聚合物内部的活化自由能增大，使峰温Tp移向高温。在 对曲线的分析中，应用起始上升法计算了各条曲线的松弛参数，其中普通PI薄 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 膜的活化能范围是0.8一0.92eV，而纳米杂化P工薄膜的活化能范围是 0 .9，一1 .04eV。 最后在温度为65“C下测量了普通聚酞亚胺的PSC谱，发现曲线在压力值为 120MPa下有电流峰值出现，这表明样品在电场中被充分极化后，高压力的施加 使一部分偶极子运动受阻，而压力的降低使偶极子运动所受到的阻力减小，偶 极子重新开始运动，最终系统恢复到非极化的平衡态，故PSC存在峰值。