论文部分内容阅读
本文以近年来发展起来的具有不同结构特征(孔洞型和非孔洞型)的两种新型空间电荷铁电驻极体材料PP孔洞膜和PEN(非孔洞)膜为研究对象,系统的研究了这类驻极体材料的电荷储存和电荷动态特性;它们分别具有的突出机电(尤其是压电)特性,和电荷储存能力及其热稳定性。 从孔洞结构的理论模型出发,导出了在特定气体环境中PP孔洞膜的压电d33系数公式。利用压力膨化技术处理了几种商用PP孔洞膜(德国Trespaphan公司产EUH75和SHD50型,国产PQ50型),和膨化前的样品相比,它们的压电性提高了一个量级以上。在此基础上,本文研究了进一步改善经压力膨化后PP孔洞膜的压电性的途径:首次实现了在高介电强度气体环境中对不同孔度PP孔洞膜的处理和电晕充电,明显地增强其压电活性;例如通过不同的技术途径,利用在SF6中的电晕充电,使不同孔度的EUH75和SHD50孔洞膜压电性明显加强;而利用接触法对较低孔度的PP膜充电,因大大提高了样品的极化电场,使压电性得到更大的提高;论文还讨论和分析了形成上述各种规律的物理机制,解释了其改性根源。 通过对介电谐振谱和热刺激放电谱的分析,深入地研究了压力膨化工艺后的热处理对PP孔洞膜的机电性质的影响:在从室温至PP熔融温区内,压力膨化工艺处理后PP孔洞膜的厚度随着热处理温度的升高而逐渐增大,并伴随着谐振频率的逐渐降低;然而热处理温度对样品的机电性质的影响具有显著不同的规律,在热处理的特征温度Tc附近极化样品不仅能捕获更高的电荷密度,而且具有最低的弹性模量,从而呈现最优化的压电性。以国产的PQ50孔洞膜为例:随着热处理温度的升高,其谐振频率从794迁移到371kHz;以Tc=90℃进行热处理,PQ50孔洞膜的弹性模量和机电耦合系数分别出现谷值和峰值,和压电d33系数达到377pC/N的最大