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新型极性与非极性铁电聚合物驻极体的储电性和压电性

王飞鹏  
【摘要】:随着电介质材料科学研究的进展,铁电聚合物的概念已不仅局限于传统的具有本征偶极单元(偶极子/畴结构)的极性聚合物,具有孔洞结构的非极性聚合物在经过适当参数的电极化后也可能具有压电、铁电和热释电行为,从而这类被称为“铁电驻极体”的非极性孔洞聚合物驻极体大大扩展了铁电聚合物的范畴。本文以聚丙烯(PP)孔洞膜作为非极性的铁电聚合物驻极体的代表研究对象,讨论了压力膨化处理工艺对PP铁电驻极体膜的驻极体性质的影响,驻极体膜在电晕极化过程中的介电特征,驻极体膜的电荷稳定性及电荷动态特性等。本论文还利用多种驻极体研究手段和方法,对新型的PVDF家族共聚物P(VDF-HFP)的压电活性和电荷动态特性进行了较为全面的分析和讨论。此外,本论文还结合了前人的研究成果和作者的研究工作对两类铁电聚合物的异同作出了较为详尽的表述和总结。 研究和分析了可能显著改善PP孔洞驻极体膜压电活性的压力膨化处理工艺对PP孔洞膜的材料能阱分布及特征、电荷稳定性及电荷动态特性的影响,考察了该工艺削弱驻极体膜电荷稳定性和改善驻极体膜电荷储存能力的两面影响。首次提出并利用电晕充电组合反极性电晕补偿充电的方法,估算了PP铁电驻极体在电晕极化过程中形成的极化强度。并利用该方法研究了PP铁电驻极体在形成过程中的介电行为变化及膜内的两类空间电荷(形成宏观电偶极子的空间电荷和与之呈现补偿关系的空间电荷)的驻极体特征,分析和讨论了宏观电偶极子的形成及其密度变化对驻极体膜的电导率、电荷稳定性和脱阱电荷输运特征的影响:宏观电偶极子的形成和密度的增加提高了驻极体膜的电导率而降低其电荷储存稳定性,宏观电偶极子密度的变化也改变了膜内脱阱电荷的迁移和输运路径,即对具有弱极化强度(较低密度的宏观电偶极子)的孔洞驻极体膜,沉积于孔洞两端上下壁的异性空间电荷脱阱后的迁移和输运主要是通过绕孔洞两侧的介质层,而含有较高密度电偶极子的孔洞膜中的脱阱电荷则是从脱阱位


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