电热作用下聚酰亚胺绝缘的电荷陷阱及微观特性

聚酰亚胺因其良好的热稳定性和电气绝缘性能常被用作变频电机的绝缘材料，但在使用过程中，其构象缺陷产生的电荷陷阱在外部因素影响下容易引发空间电荷效应，从而加速聚酰亚胺的老化。为此基于密度泛函理论和分子动力学模拟了电热作用下聚酰亚胺分子的微观行为，深入分析了聚酰亚胺分子的电荷陷阱参数，并运用过渡态理论和自由能增量讨论了分子微观特性与电老化反应之间的联系。结果表明：电场在0.1×10¹⁰～0.4×10¹⁰ V/m时，聚酰亚胺分子沿电场定向运动，其结构有序排列，当电场为0.5×10¹⁰ V/m时，分子形态不再保持，造成自由体积重排，这是由于电场力超过了聚酰亚胺分子间相互作用力。聚酰亚胺分子的能带在外加电场下发生倾斜，其电荷陷阱深度随场强的增大而逐渐加深。温度作用下聚酰亚胺体系热运动加剧，分子链段运动空间舒张，相较于电场，温度的升高使陷阱能级整体呈现下降趋势，电荷在高温下更容易脱陷。电老化反应遵循过渡态理论，电场改变聚酰亚胺分子微观结构会增加分子振动频率从而引起自由能增量的变化，使得分子体系内部老化反应速率加快，研究发现聚酰亚胺体系...