采用等温表面电位衰减法表征LDPE与HDPE内陷阱的分布特性EI北大核心CSCD

空间电荷积聚对直流电缆的使用寿命和运行安全有重要影响,研究聚乙烯材料内陷阱电荷的分布特性并进一步分析其内部陷阱分布特性,对抑制聚合物材料中空间电荷积聚、提高直流电缆运行的可靠性具有重要意义。通过考虑聚合物材料内电荷的脱陷规律,提出了一个计算聚合物内陷阱分布的等温表面电位衰减(isothermal surface potential decay,ISPD)模型。通过测量低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)和高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE)试样分别在正、负电晕放电充电条件下的表面电位衰减特性,获得其相应的陷阱分布规律,并根据2种试样不同的形态学特性进行分析。结果表明:LDPE与HDPE内陷阱主要以深陷阱为主,陷阱密度近似为1021 m^(-3),与其它文献报道的相一致;HDPE内电子深陷阱多于LDPE内电子深陷阱,电子浅陷阱少于LDPE内电子浅陷阱;LDPE内电子深陷阱多于空穴深陷阱,电子浅陷阱少于空穴浅陷阱。分析认为:LDPE与HDPE独特的聚集态结构,以及电子和空穴电导的差异对陷阱电荷分布产生重要影响。     

采用等温表面电位衰减法表征LDPE与HDPE内陷阱的分布特性

空间电荷积聚对直流电缆的使用寿命和运行安全有重要影响,研究聚乙烯材料内陷阱电荷的分布特性并进一步分析其内部陷阱分布特性,对抑制聚合物材料中空间电荷积聚、提高直流电缆运行的可靠性具有重要意义。通过考虑聚合物材料内电荷的脱陷规律,提出了一个计算聚合物内陷阱分布的等温表面电位衰减(isothermal surface potential decay,ISPD)模型。通过测量低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)和高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE)试样分别在正、负电晕放电充电条件下的表面电位衰减特性,获得其相应的陷阱分布规律,并根据2种试样不同的形态学特性进行分析。结果表明:LDPE与HDPE内陷阱主要以深陷阱为主,陷阱密度近似为1021 m~(-3),与其它文献报道的相一致;HDPE内电子深陷阱多于LDPE内电子深陷阱,电子浅陷阱少于LDPE内电子浅陷阱;LDPE内电子深陷阱多于空穴深陷阱,电子浅陷阱少于空穴浅陷阱。分析认为:LDPE与HDPE独特的聚集态结构,以及电子和空穴电导的差异对陷阱电荷分布产生重要影响。     

电池隔膜用HDPE微孔膜的制备和研究

以高密度聚乙烯(HDPE)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为膜材料和稀释剂.采用热致相分离法(TIPS)制备了用于电池隔膜材料的微孔膜.通过对HDPE/DBP体系的相分离过程进行研究.绘制了HDPE/DBP体系的相图.用扫描电子显微镜(SEM)研究了二元体系的相分离过程及聚合物浓度、冷却速率对膜断面微观结构的影响.     

电极材料对高密度聚乙烯中空间电荷的影响

用电声脉冲法(PEA)测量了不同电极材料对高密度聚乙烯(HDPE)中空间电荷的影响.试样厚度为100μm,实验场强为50kV/mm,电极材料为铝(Al)和半导电橡胶(SC).实验发现对于Al-SC电极系统负压下电子和空穴注入较正压下少,并且镀铝电极可以有效抑制电荷的注入.     

直接甲醇燃料电池性能研究

研究了聚合物电解质膜直接甲醇燃料电池性能。 2 0 %Pt -10 %Ru/C和 2 0 %Pt/C分别作为甲醇氧化和氧还原催化剂。通过改变甲醇阳极催化层中Nafion与PTFE的含量研究了电池的电流 -电压特性。结果表明 ,催化层中Nafion含量的影响对电池性能至关重要 ,而PTFE的影响则较小。研究得出催化层中Nafion的最佳含量为 7%。通过在电极表面刷一层Nafion溶液 ,明显提高了电池性能。在低Pt载量条件下 ,即阳极Pt含量 0 .6mg/cm2 ,阴极Pt含量 1.1mg/cm2 ,阴极空气近大气压条件下 ,t =60℃ ,甲醇浓度 1mol/L时 ,单电池开路电压为 0 .6V左右 ,0 .4V时电流密度为 3 0mA/cm2 ,0 .2V时电流密度为 10 6mA/cm2 。甲醇阳极催化层表面的扫描电镜 (SEM )观察表明催化层中Nafion含量不同 ,电极结构不同。     

电极材料对低密度聚乙烯中空间电荷的影响

用电声脉冲法(PEA)测量了不同电极材料对低密度聚乙烯(LDPE)中空间电荷的影响。电极材料为常见的金属,如:铝、含铅黄铜、含锌黄铜和紫铜。实验发现不同电极材料均有空穴和电子注入;并且在实验条件下电极功函数越高越容易注入空穴,功函数越低越容易注入电子;铝(+)/紫铜(-)电极系统能有效减少聚乙烯中的空间电荷注入,进而抑制因空间电荷聚集引起的局部场强过高。     

聚对苯乙炔材料的合成及其在平面光源中的应用

针对烷氧基取代聚对苯乙炔(PPV)衍生物存在电子亲合势低的问题,合成了苯环上同时含有给电子和吸电子基团的新型PPV材料,并对聚合物的结构与性能进行了表征.基于该材料,采用单层器件物理结构,制作了平面光源.亮度-电压及电流-电压测试曲线表明该器件的开启电压为6V,具有较好的正向导通性能;在16V电压下,亮度可达10000cd/m2.     

聚乙烯与聚丙烯中空间电荷注入特性的比较

为研究聚乙烯与聚丙烯中空间电荷注入特性,比较不同电极材料对空间电荷注入特性的影响,使用激光诱导压力波法研究了不同电极材料下2种试样中空间电荷注入及迁移情况,电极选取的是掺有碳黑的乙烯与乙酸乙烯共聚物半导电电极和铝电极。试验结果表明:在使用半导电电极的情况下聚乙烯及聚丙烯试样均有空间电荷的注入与迁移,其中聚乙烯试样中载流子的迁移率要明显高于聚丙烯试样;对于蒸镀有铝电极的2种试样则空间电荷注入明显减少;2种试样在不同电极情况下载流子在阴极的注入量均要大于阳极处的注入量。针对上述现象该研究从能带理论出发给出了相应解释:试样材料电子亲和力越高越容易注入电子;电场作用下材料能带的倾斜造成了载流子注入量在阴极和阳极处的差异;试样中载流子迁移率的差别则是因为材料内部陷阱数与深度的不同造成的。     

交流电压下聚合物绝缘材料电致发光特性

设计了绝缘材料电致发光现象研究所用的实验装置,以低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和聚四氟乙烯(PTFE)三种聚合物绝缘材料为样品,研究了交流电压下聚合物材料表面电致发光的时域和相域特性,同时探讨了不同电极材料(铜、铝)以及在材料表面溅射金膜电极对聚合物表面电致发光现象的影响.实验结果显示,不同聚合物材料的电致发光起始电压和发光强度各不相同,但有相似的时域和相域特性曲线,阶升/降电压下的发光曲线均表现出类似于磁滞回线的现象;同时发现不同电极材料下以及溅射金膜电极后的材料的电致发光也表现出不同的发光起始电压和强度.认为电极与材料的接触势垒和材料内部空间电荷影响着材料的电致发光特性.     

基于第一性原理的表面氟化聚乙烯界面势垒特性研究

为了从分子层面解释表面氟化聚乙烯相比于聚乙烯空间电荷更少的原因,采用第一性原理对构建的表面氟化聚乙烯模型进行计算。探讨了分子模型的静电势能分布、范德华表面局部电子亲和能、态密度和核-壳模型的轨道分布及平面平均静电势能,从微观角度对聚乙烯表面氟化界面的电子结构进行了分析研究。结果表明:聚乙烯的最低未占轨道(LUMO)具有链间特性,而氟化层具有链中特性。随着轨道序号的上升,轨道分布在二者界面呈现出从氟化层的链上转移至聚乙烯链间的过渡特征。聚乙烯本体具有负的电子亲和能,而氟化层具有正的电子亲和能,聚乙烯和氟化层结构界面处会形成电子势垒,起到抑制电子注入的作用。