极化特性
硅橡胶材料具有优良的电学特性,其介电性能受到分子链运动和电极极化特性的影响。文中首先利用红外光谱和X射线光电子能谱对硅橡胶材料的分子基团和元素进行分析,利用差式扫描量热仪测试出硅橡胶材料的玻璃化转变温度为-123℃。其次,利用宽带介电谱仪测试硅橡胶材料在不同温度下的介电性能。实验结果发现,硅橡胶在高频范围内存在由分子链段运动导致的介电松弛过程α和δ,在低频范围内存在离子迁移导致的直流电导过程,并且在高温条件(140～200℃)下,还存在明显的电极极化过程。
硅橡胶分子介电松弛过程α、δ服从Cole-Davidson公式,通过拟合计算,发现松弛过程α、δ的松弛时间常数与温度的关系服从Arrhenius公式,其活化能分别为0.10 eV和0.14 eV,并得到了两个松弛过程在不同温度下的介电松弛强度和介电松弛时间分布特性。利用Macdonald模型分析硅橡胶材料电极极化过程,计算得到可动离子浓度,以及在不同温度下的德拜长度、可动离子迁移率和扩散率等参数,发现可动离子迁移率随温度的变化关系服从Arrhenius公式,并计算得到活化能为0.38 eV。最后通过硅橡胶热刺激电流实验验证了硅橡胶材料中存在松弛过程α、δ和电极极化过程。
环氧树脂极化
以单层氧化石墨烯(GO)为填料,采用两相萃取法制备了纳米GO/环氧树脂(EP)复合材料和对照用纯EP试样。对GO在EP基体中的微观形貌进行了观测。测量了试样的玻璃化转变温度和空间电荷分布,发现直流电场下复合材料试样内部有明显的异极性电荷积聚。测量了复合材料及EP试样的宽频介电谱,发现复合材料在玻璃化转变温度以下会出现较明显的介电松弛现象。
利用修正后的电极极化模型对复合材料的宽频介电谱数据进行了拟合分析,结果表明:低频区出现的介电松弛现象为电极极化造成的,产生电极极化的载流子主要来源于离子跳跃电导;温度达到80℃以上时,EP基体的直流电导率明显增大,其载流子主要来源于电子跳跃电导。
