納米雜化薄膜微結(jié)構(gòu)分子模擬與表征及電性能.pdf

1、本文采用X射線衍射和小角X射線散射分析、掃描電鏡、透射電鏡分析及材料結(jié)構(gòu)與性能模擬軟件等方法，研究溶膠．凝膠方法制備無機納米顆粒雜化聚酰亞胺薄膜和Dupont 100CR薄膜顯微結(jié)構(gòu)、納米顆粒的分布、大小、形狀，以及在DC階梯電場作用下，Dupont 100CR雜化薄膜與Dupont100HN普通薄膜的擊穿特性及擊穿機理。 采用Materials Studio軟件模擬PI和納米雜化PI薄膜電子結(jié)構(gòu)、幾何結(jié)構(gòu)及能量狀態(tài)。模擬結(jié)

2、果表明，在能量最低和幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化基礎(chǔ)上，PI/α-Al<,2>O<,3>體系總能量比PI/SiO<,2>低得多，范德華能比PI/SiO<,2>高出約十倍，PI/α-Al<,2>O<,3>體系比PI/SiO<,2>體系更穩(wěn)定，與實驗結(jié)果相一致。 SEM和TEM觀察表明，采用溶膠一凝膠方法制備的納米雜化薄膜中含有SiO<,2>團(tuán)簇和Al<,2>O<,3>顆粒，Si<,2>團(tuán)簇結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在高能電子束照射下易分解，Al<,2>O<

3、,3>顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；SAXS分析表明，該薄膜的分形維數(shù)比擴散限制凝聚模型(DLA)的理論值大，團(tuán)簇是由大量小顆粒構(gòu)成。 SEM、TEM和XRD測試結(jié)果表明，Dupont 100CR納米摻雜薄膜中只含有α-Al<,2>O<,3>顆粒，顆粒主要分布在聚酰亞胺有序大分子區(qū)域的邊界上，在高能電子束照射下α-Al<,2>O<,3>顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；薄膜分形維數(shù)接近于三維擴散限制凝聚模型(DLA)的理論值，粒子的回旋半徑與實驗測試結(jié)果一致。

4、 采用DC階梯升壓方式，研究Dupont 100CR雜化薄膜和Dupont 100HN普通薄膜擊穿特性，擊穿屬穩(wěn)態(tài)熱擊穿類型，出現(xiàn)直徑為200 μm的絲狀孔洞。研究結(jié)果表明，兩種薄膜擊穿孔及周圍形貌存在明顯差別：100CR擊穿孔邊緣粗糙不平，破壞范圍只在孔附近；100HN變形區(qū)域很光滑且破壞范圍大，變形區(qū)為一個個突起的區(qū)域。 研究結(jié)果表明，無機納米顆粒改變了PI薄膜基體的結(jié)構(gòu)環(huán)境，起到了改善導(dǎo)熱、提高耐電暈性、降低熱