極化特性
矽橡膠材料具有優良的電學特性,其介電性能受到分子鍊運動和電極極化特性的影響。文中首先利用紅外光譜和X射線光電子能譜對矽橡膠材料的分子基團和元素進行分析,利用差式掃描量熱儀測試出矽橡膠材料的玻璃化轉變溫度為-123℃。其次,利用寬帶介電譜儀測試矽橡膠材料在不同溫度下的介電性能。實驗結果發現,矽橡膠在高頻範圍内存在由分子鍊段運動導緻的介電松弛過程α和δ,在低頻範圍内存在離子遷移導緻的直流電導過程,并且在高溫條件(140～200℃)下,還存在明顯的電極極化過程。
矽橡膠分子介電松弛過程α、δ服從Cole-Davidson公式,通過拟合計算,發現松弛過程α、δ的松弛時間常數與溫度的關系服從Arrhenius公式,其活化能分别為0.10 eV和0.14 eV,并得到了兩個松弛過程在不同溫度下的介電松弛強度和介電松弛時間分布特性。利用Macdonald模型分析矽橡膠材料電極極化過程,計算得到可動離子濃度,以及在不同溫度下的德拜長度、可動離子遷移率和擴散率等參數,發現可動離子遷移率随溫度的變化關系服從Arrhenius公式,并計算得到活化能為0.38 eV。最後通過矽橡膠熱刺激電流實驗驗證了矽橡膠材料中存在松弛過程α、δ和電極極化過程。
環氧樹脂極化
以單層氧化石墨烯(GO)為填料,采用兩相萃取法制備了納米GO/環氧樹脂(EP)複合材料和對照用純EP試樣。對GO在EP基體中的微觀形貌進行了觀測。測量了試樣的玻璃化轉變溫度和空間電荷分布,發現直流電場下複合材料試樣内部有明顯的異極性電荷積聚。測量了複合材料及EP試樣的寬頻介電譜,發現複合材料在玻璃化轉變溫度以下會出現較明顯的介電松弛現象。
利用修正後的電極極化模型對複合材料的寬頻介電譜數據進行了拟合分析,結果表明:低頻區出現的介電松弛現象為電極極化造成的,産生電極極化的載流子主要來源于離子跳躍電導;溫度達到80℃以上時,EP基體的直流電導率明顯增大,其載流子主要來源于電子跳躍電導。
