納米SiO2與聚乙烯基體界面態(tài)第一性原理計(jì)算研究.pdf

1、聚合物絕緣材料由于其優(yōu)異的性能在電力設(shè)備絕緣材料中被廣泛使用，但是現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展越來(lái)越快，這就對(duì)絕緣材料的性能及可靠性提出了越來(lái)越高的要求。在聚合物中加入納米級(jí)尺度的無(wú)機(jī)填料，并且使其均勻的分散在聚合物中，這樣就可以制備出納米電介質(zhì)復(fù)合材料。納米電介質(zhì)優(yōu)異的性能引起了越來(lái)越多的關(guān)注，在聚合物中少量摻雜納米顆粒就能使聚合物的性能有很顯著的提高。界面在控制電荷輸運(yùn)過(guò)程中起著重要作用已經(jīng)是一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)。納米電介質(zhì)的許多優(yōu)異性能都被認(rèn)為與

2、界面結(jié)構(gòu)有關(guān)，由于界面的作用而產(chǎn)生的陷阱對(duì)聚合物內(nèi)部的電荷遷移和空間電荷特性等都有著重要的影響。一些研究表明，納米復(fù)合材料抑制空間電荷能力提高的同時(shí)，發(fā)生了陷阱的深度和密度的變化，所以在納米顆粒對(duì)聚合物介電性能改良的過(guò)程中，需要對(duì)納米顆粒填充后的界面處的陷阱分布的特征變化做深入的了解。在復(fù)合材料中引入納米顆粒或者對(duì)納米顆粒進(jìn)行改性會(huì)在界面處產(chǎn)生化學(xué)缺陷，所以我們研究不同缺陷引入的陷阱的深度與態(tài)密度將具有實(shí)驗(yàn)與理論上的參考價(jià)值。
　

3、　本文通過(guò)第一性原理的方法計(jì)算了二氧化硅納米顆粒與聚乙烯基體形成的界面處不同缺陷引入的陷阱類(lèi)型特征，研究了當(dāng)界面處分別存在羰基、碳碳雙鍵、共軛雙鍵、乙烯基和二烯酮這五種結(jié)構(gòu)缺陷時(shí)，產(chǎn)生的陷阱態(tài)的深淺程度和態(tài)密度的大小。研究結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)缺陷是導(dǎo)致陷阱存在的一個(gè)原因，缺陷結(jié)構(gòu)不同其引入的陷阱特征也不同；發(fā)現(xiàn)這幾種缺陷都引入了電子深陷阱，羰基和二烯酮引入了深陷阱的深度在3.0-3.7eV之間,其中二烯酮產(chǎn)生的深陷阱的深度比羰基要深,但是羰基