新型極性與非極性鐵電聚合物駐極體的儲(chǔ)電性和壓電性.pdf

1、隨著電介質(zhì)材料科學(xué)研究的進(jìn)展，鐵電聚合物的概念已不僅局限于傳統(tǒng)的具有本征偶極單元(偶極子／疇結(jié)構(gòu))的極性聚合物，具有孔洞結(jié)構(gòu)的非極性聚合物在經(jīng)過(guò)適當(dāng)參數(shù)的電極化后也可能具有壓電、鐵電和熱釋電行為，從而這類被稱為“鐵電駐極體”的非極性孔洞聚合物駐極體大大擴(kuò)展了鐵電聚合物的范疇。本文以聚丙烯(PP)孔洞膜作為非極性的鐵電聚合物駐極體的代表研究對(duì)象，討論了壓力膨化處理工藝對(duì)PP鐵電駐極體膜的駐極體性質(zhì)的影響，駐極體膜在電暈極化過(guò)程中的介電特征

2、，駐極體膜的電荷穩(wěn)定性及電荷動(dòng)態(tài)特性等。本論文還利用多種駐極體研究手段和方法，對(duì)新型的PVDF家族共聚物P(VDF-HFP)的壓電活性和電荷動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了較為全面的分析和討論。此外，本論文還結(jié)合了前人的研究成果和作者的研究工作對(duì)兩類鐵電聚合物的異同作出了較為詳盡的表述和總結(jié)。 研究和分析了可能顯著改善PP孔洞駐極體膜壓電活性的壓力膨化處理工藝對(duì)PP孔洞膜的材料能阱分布及特征、電荷穩(wěn)定性及電荷動(dòng)態(tài)特性的影響，考察了該工藝削弱駐極體

3、膜電荷穩(wěn)定性和改善駐極體膜電荷儲(chǔ)存能力的兩面影響。首次提出并利用電暈充電組合反極性電暈補(bǔ)償充電的方法，估算了PP鐵電駐極體在電暈極化過(guò)程中形成的極化強(qiáng)度。并利用該方法研究了PP鐵電駐極體在形成過(guò)程中的介電行為變化及膜內(nèi)的兩類空間電荷(形成宏觀電偶極子的空間電荷和與之呈現(xiàn)補(bǔ)償關(guān)系的空間電荷)的駐極體特征，分析和討論了宏觀電偶極子的形成及其密度變化對(duì)駐極體膜的電導(dǎo)率、電荷穩(wěn)定性和脫阱電荷輸運(yùn)特征的影響：宏觀電偶極子的形成和密度的增加提高了駐

4、極體膜的電導(dǎo)率而降低其電荷儲(chǔ)存穩(wěn)定性，宏觀電偶極子密度的變化也改變了膜內(nèi)脫阱電荷的遷移和輸運(yùn)路徑，即對(duì)具有弱極化強(qiáng)度(較低密度的宏觀電偶極子)的孔洞駐極體膜，沉積于孔洞兩端上下壁的異性空間電荷脫阱后的遷移和輸運(yùn)主要是通過(guò)繞孔洞兩側(cè)的介質(zhì)層，而含有較高密度電偶極子的孔洞膜中的脫阱電荷則是從脫阱位置通過(guò)孔洞層間的介質(zhì)層的遷移、復(fù)合而衰減。研究和分析了極性的P(VDF-HFP)共聚物的壓電特性和電荷動(dòng)態(tài)特性。通過(guò)開(kāi)路TSD電流譜的研究分析說(shuō)明

5、了經(jīng)過(guò)機(jī)械熱拉伸和未經(jīng)拉伸的這種共聚物都是極性聚合物。利用上述電暈充電組合反極性電暈補(bǔ)償充電法估算了該共聚物薄膜的極化強(qiáng)度。討論了共聚物中HFP組元含量和機(jī)械熱拉伸工藝對(duì)駐極體膜內(nèi)的取向偶極電荷和俘獲空間電荷的密度以及它們的穩(wěn)定性的影響：HFP組元含量的增加減少了駐極體膜內(nèi)的取向偶極電荷和俘獲的空間電荷密度，機(jī)械熱拉伸工藝不僅顯著增加了駐極體膜內(nèi)的取向偶極電荷和俘獲空間電荷的密度，而且在一定程度上改善了俘獲空間電荷的熱穩(wěn)定性。此外，還考