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聚酰亚胺(PI)绝缘薄膜材料的低温等离子体表面改性研究

李斌  
【摘要】: 随着电气与电子工业向高电压、集成化的发展,对绝缘材料介电性能的要求越来越高,现有的绝缘材料无法满足需要,必需通过对现有材料改性或制备新型材料来满足高介电性能的要求。低温等离子体以其优异的化学活性,对现有绝缘材料进行简单表面处理,就可以明显提高材料的击穿场强。国内外的学者也对此做了很多的工作,但对表面处理提高击穿场强的机理和对等离子体参数的要求没有得出同一的答复。为了弄清这个机理,本文选用综合电气性能上佳的聚酰亚胺作为绝缘材料,用二步聚合法制备出均匀的聚酰亚胺薄膜,然后用氧等离子体对其进行表面处理,结果表明:等离子体处理后,薄膜的击穿场强有所提高。论文主要包括以下几个部分: (1)简要概述了低温等离子体,对常用的等离子体源和等离子体诊断进行了介绍;对低温等离子体在绝缘材料制备和改性中的应用进行概括,并给出论文所研究的主要内容。 (2)对现有的几种等离子体源进行比较,得出适用于绝缘材料表面处理的等离子体;简单介绍了表面波的形成过程,给出狭缝天线和整个表面波装置示意图。 (3)设计探针电路来诊断射频等离子体,分析测量结果,得出探针诊断射频等离子体存在的困难,并给出解决这些困难的方法;相比探针诊断,微波诊断不受射频信号的干扰,可以用于射频等离子体的诊断。 (4)利用聚合法制备出均匀的聚酰亚胺薄膜,用氧等离子体对薄膜进行表面处理;测量处理后薄膜的击穿场强,得出处理后击穿场强变化量与时间的关系,发现在处理时间为30s时,击穿场强上升了12%。 (5)介绍了电介质的击穿机理,以此为依据讨论表面处理提高击穿场强的机理;经过等离子体表面处理,在材料表面增加了交联层和极性基团,它们的生成为阻碍表面处电荷的注入和内部电荷的迁移,使击穿难于发生,最终使击穿场强得以提高。


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