绝缘体

绝缘材料体积表面电阻率测定仪GB318

发布时间:2025/3/6 14:18:40   

电阻率是电介质最基本的性能参数之一。电介质中的电导根据载流子类型不同可分为两种:一种是电子电导,另一种是离子电导。在没有外来可电离杂质的电介质中,电子电导占主导电位。在晶体中,电子电导根据导电机理的不同可分为两种,一种是能带电导,另一种是极化子的跳跃电导。在聚合物电介质中,由于聚合物的结构无序而引入了大量的局域态,在这种情况下,聚合物中参与导电的载流子主要来自于局域态向导带的热激发(通常情况下能带本征激发很小),载流子的输运方式主要是跳跃电导,基本过程为:陷阱电子-热激发-导带电子-再入陷-陷阱电子。由于载流子在深陷阱的寿命要远远大于其在浅陷阱的寿命,并且深陷阱中电子的热激发概率很低,故而参与导电的自由电子的浓度应随着浅陷阱密度的增加而增加,而载流子的迁移率应随深陷阱数目的增加而降低。因而浅陷阱和深陷阱在改变聚合物电导方面所起的作用应该是相反的。

采用智德创新ZST-全自动电阻率测试仪

很多文献都对纳米掺杂引起的聚合物电阻率的变化做了研究。K.S.Shah等人研究了未处理和经过Silane或(和)Titanate处理的HDPE/Clay纳米复合物的体积电阻率和表面电阻率。研究结果显示见表1,在所研究的掺杂范围内(0~10%),体积电阻率和表面电阻率都随掺杂含量的增加而明显增加,原始HDPE的体积电阻率为2.6×,表面电阻率为5.1×,10%纳米掺杂后体积电阻率和表面电阻率分别增大为10.8×和18.8×。并且,对相同的粘土掺杂量(5%),随着所用偶联剂的增加电阻率显著增加,而且两种偶联剂混合使用后电阻率增加更多。不同含量纳米掺杂和偶联剂处理后电阻率变化见表1。Y.Cao[25]等人研究了聚酰亚胺/无机纳米复合电介质的电导特性,研究表明2%纳米掺杂后材料的电导率比未掺杂和微米掺杂的都要小。

根据前面对纳米电介质界面结构的描述,纳米掺杂所形成的界面区域的结构不同于聚合物基体,存在大量的界面态,有可能改变复合物体内的陷阱密度和陷阱能级。纳米掺杂后材料的电阻率增大,可能是由于纳米掺杂通过物理化学作用在界面区引入了大量的深陷阱或使得原有的陷阱能级变深,降低了载流子迁移率,从而致使电阻率增大和电导率减小。Y.Cao通过TSC试验发现纳米掺杂后聚酰亚胺薄膜的TSC峰温移向了高温,这也证实了纳米掺杂引入深陷阱的假设。M.Meunier等人对聚乙烯中陷阱深度的仿真表明,物理构象缺陷引入的陷阱能级一般都低于0.3eV,而化学缺陷引入的陷阱能级较深,可能大于1eV。

T.Takada等人对LDPE/MgO纳米复合电介质陷阱特性的研究表明,纳米掺杂可引入1.5~5eV较深的陷阱能级。根据这一结论,纳米电介质中的深陷阱可能是由于界面的化学键合作用(共价键、离子键、配位键、氢键、静电作用、亲水疏水平衡及范德华力等)引起的。而微米掺杂产生更多的物理缺陷,因而增加了浅陷阱的密度。这正好可以解释K.S.Shah的试验结果,纳米掺杂含量越高,偶联剂使用量越大,引入的深陷阱越多,使得材料的电导率越低,电阻率越高,这是因为纳米颗粒含量越高或偶联剂使用量越大都会导致界面区域引入的化学缺陷增加,从而引入更多的深陷阱。



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