高介電聚丙烯基納米復(fù)合薄膜介電及儲能性能抗老化特性
發(fā)布時間:2021-12-22 13:21
該文以一種具有新型介電特性的聚丙烯基納米復(fù)合薄膜為研究對象,通過與德國創(chuàng)思普公司以及我國百正公司的雙軸拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜進(jìn)行對比,基于試驗重點研究三類薄膜熱老化行為對薄膜結(jié)構(gòu)變化和介電性能的影響,發(fā)現(xiàn)隨老化時間的延長,BOPP的相對介電常數(shù)和損耗均有所升高,而復(fù)合薄膜的相對介電常數(shù)下降;另外,所有樣品的儲能特性都隨著熱老化時間的增加而下降。研究結(jié)果表明,熱老化前后高介電聚丙烯基納米復(fù)合薄膜的相對介電常數(shù)和儲能密度均優(yōu)于兩種BOPP薄膜。因此聚丙烯基納米復(fù)合薄膜是一種高相對介電常數(shù)、具有較好儲能性能電介質(zhì)薄膜,可用于制備具有高儲能密度的薄膜電容器。
【文章來源】:電工技術(shù)學(xué)報. 2020,35(16)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】:10 頁
【部分圖文】:
三種試樣老化480h后介電損耗角正切隨頻率變化
增大,高介電聚丙烯基納米復(fù)合薄膜則相反;而三者D-ELoop所圍成的面積越來越大,說明其損耗隨著老化時間的增大而增大。針對其在最大電場強(qiáng)度為600kV/mm時的D-E圖16三種試樣老化480h后儲能特性Fig.16Energydensitycharacteristicsofthreekindsofsampleswhentheyareagedfor480hLoop做積分得出充電能量值與放電能量值,并據(jù)此計算出的充放電效率來評判其在熱老化下儲能特性的變化規(guī)律[29-30]。三種試樣放電能量密度隨老化時間變化如圖17所示,三種試樣充放電效率隨老化時間變化如圖18所示,可以觀察出,隨著老化時間的圖17三種試樣放電能量密度隨老化時間變化Fig.17Dischargeenergydensityofthreekindsofsampleschangewithagingtime圖18三種試樣充放電效率隨老化時間變化Fig.18Chargeanddischargeefficiencyofthreekindsofsampleschangewithagingtime
第35卷第16期葉潤峰等高介電聚丙烯基納米復(fù)合薄膜介電及儲能性能抗老化特性3531溫度與時間范圍,由于試驗所需,故直接采取恒溫環(huán)境進(jìn)行老化。老化箱溫度保持是通過機(jī)器底部的鼓風(fēng)口向上鼓吹熱風(fēng),而其溫度傳感器位于機(jī)器頂部,所以機(jī)器顯示的溫度其實是老化箱頂部的溫度,烘箱內(nèi)部的溫度實際上并不均勻,為了消除這種外界因素對薄膜老化特性的影響,必須對薄膜試樣在烘箱中的放置有特殊的要求。經(jīng)過一些嘗試性試驗,最終確定了120℃為試樣的老化溫度,并且改善了試樣在烘箱中的放置方式,采取懸掛放置的方式,用夾子將每一個裁剪后的試樣固定在架子上,這樣更能保證三種薄膜受熱均勻。在熱老化之前,將1號、2號試樣裁剪為長度220mm、寬度80mm的長方形試樣,將3號試樣裁剪為長度220mm、寬度30mm的長方形試樣。為了盡可能地減小空氣中的灰塵等雜質(zhì)對試驗的影響,本文使用無水乙醇清洗三種試樣的表面,清洗后在室溫下徹底晾干,晾干后放入烘箱之中,所有試樣均放入烘箱之后,打開烘箱開關(guān),開始升溫老化。將老化箱的溫度設(shè)置為120℃,一共老化20天,并分別于老化時間為10h、24h、74h、170h、339h、480h的時間節(jié)點取樣。本文涉及到的結(jié)構(gòu)表征方面的測試分為兩種[11-21]:第一種是特征官能團(tuán)測試,采用的是紅外光譜法(FourierTransformInfrared,FTIR),使用了美國廠家PerkinElemer生產(chǎn)的型號為Spectrum100的FT-IR光譜儀進(jìn)行試驗,測量了不同熱老化程度下三種不同試樣的紅外光譜,測量光譜區(qū)域的波數(shù)范圍為400~4000cm1;第二種是對試樣表面進(jìn)行微觀形貌的觀測,采用的是掃描電鏡(ScanningElectronMicrosco
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]電熱老化對干式變壓器中環(huán)氧樹脂特性的影響[J]. 王有元,劉玉,王施又,徐海鷹. 電工技術(shù)學(xué)報. 2018(16)
[2]納米氧化鋅對聚丙烯材料耐老化性能的影響[J]. 謝檸蔚,張瑜,張廣宇. 棉紡織技術(shù). 2018(01)
[3]耐高溫聚合物電介質(zhì)材料的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 劉金剛,張秀敏,田付強(qiáng),楊士勇. 電工技術(shù)學(xué)報. 2017(16)
[4]聚合物納米復(fù)合電介質(zhì)的擊穿性能[J]. 王威望,李盛濤,劉文鳳. 電工技術(shù)學(xué)報. 2017(16)
[5]高壓全膜電容器熱穩(wěn)定性能試驗條件下的溫度場特性[J]. 王子建,嚴(yán)飛,侯智劍,王崇祜,徐志鈕. 電工技術(shù)學(xué)報. 2016(17)
[6]電熱老化對聚丙烯薄膜形態(tài)及擊穿特性的影響[J]. 程璐,漆樂俊,姚成,李懷玉,王宇晨. 電力電容器與無功補(bǔ)償. 2015(06)
[7]固體絕緣材料熱老化電氣特性的研究[J]. 屠幼萍,孫偉忠,岳彩鵬,王偉,陳廣輝. 電工技術(shù)學(xué)報. 2013(01)
[8]高儲能密度鈦酸鋇基復(fù)合材料[J]. 王亞軍,武曉娟,曾慶軒. 科技導(dǎo)報. 2012(10)
[9]高性能BaTiO3/PVDF介電復(fù)合材料及其薄膜電容器應(yīng)用[J]. 黨宇,王瑤,鄧元,張燁,張傳玲,李茂. 復(fù)合材料學(xué)報. 2012(02)
[10]金屬化薄膜電容器的最新發(fā)展動態(tài)[J]. 陳才明. 電力電容器與無功補(bǔ)償. 2011(04)
碩士論文
[1]高儲能密度鈦酸鋇薄膜電容器的制備及其充放電特性研究[D]. 高逸群.山東大學(xué) 2016
本文編號:3546456
【文章來源】:電工技術(shù)學(xué)報. 2020,35(16)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】:10 頁
【部分圖文】:
三種試樣老化480h后介電損耗角正切隨頻率變化
增大,高介電聚丙烯基納米復(fù)合薄膜則相反;而三者D-ELoop所圍成的面積越來越大,說明其損耗隨著老化時間的增大而增大。針對其在最大電場強(qiáng)度為600kV/mm時的D-E圖16三種試樣老化480h后儲能特性Fig.16Energydensitycharacteristicsofthreekindsofsampleswhentheyareagedfor480hLoop做積分得出充電能量值與放電能量值,并據(jù)此計算出的充放電效率來評判其在熱老化下儲能特性的變化規(guī)律[29-30]。三種試樣放電能量密度隨老化時間變化如圖17所示,三種試樣充放電效率隨老化時間變化如圖18所示,可以觀察出,隨著老化時間的圖17三種試樣放電能量密度隨老化時間變化Fig.17Dischargeenergydensityofthreekindsofsampleschangewithagingtime圖18三種試樣充放電效率隨老化時間變化Fig.18Chargeanddischargeefficiencyofthreekindsofsampleschangewithagingtime
第35卷第16期葉潤峰等高介電聚丙烯基納米復(fù)合薄膜介電及儲能性能抗老化特性3531溫度與時間范圍,由于試驗所需,故直接采取恒溫環(huán)境進(jìn)行老化。老化箱溫度保持是通過機(jī)器底部的鼓風(fēng)口向上鼓吹熱風(fēng),而其溫度傳感器位于機(jī)器頂部,所以機(jī)器顯示的溫度其實是老化箱頂部的溫度,烘箱內(nèi)部的溫度實際上并不均勻,為了消除這種外界因素對薄膜老化特性的影響,必須對薄膜試樣在烘箱中的放置有特殊的要求。經(jīng)過一些嘗試性試驗,最終確定了120℃為試樣的老化溫度,并且改善了試樣在烘箱中的放置方式,采取懸掛放置的方式,用夾子將每一個裁剪后的試樣固定在架子上,這樣更能保證三種薄膜受熱均勻。在熱老化之前,將1號、2號試樣裁剪為長度220mm、寬度80mm的長方形試樣,將3號試樣裁剪為長度220mm、寬度30mm的長方形試樣。為了盡可能地減小空氣中的灰塵等雜質(zhì)對試驗的影響,本文使用無水乙醇清洗三種試樣的表面,清洗后在室溫下徹底晾干,晾干后放入烘箱之中,所有試樣均放入烘箱之后,打開烘箱開關(guān),開始升溫老化。將老化箱的溫度設(shè)置為120℃,一共老化20天,并分別于老化時間為10h、24h、74h、170h、339h、480h的時間節(jié)點取樣。本文涉及到的結(jié)構(gòu)表征方面的測試分為兩種[11-21]:第一種是特征官能團(tuán)測試,采用的是紅外光譜法(FourierTransformInfrared,FTIR),使用了美國廠家PerkinElemer生產(chǎn)的型號為Spectrum100的FT-IR光譜儀進(jìn)行試驗,測量了不同熱老化程度下三種不同試樣的紅外光譜,測量光譜區(qū)域的波數(shù)范圍為400~4000cm1;第二種是對試樣表面進(jìn)行微觀形貌的觀測,采用的是掃描電鏡(ScanningElectronMicrosco
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[5]高壓全膜電容器熱穩(wěn)定性能試驗條件下的溫度場特性[J]. 王子建,嚴(yán)飛,侯智劍,王崇祜,徐志鈕. 電工技術(shù)學(xué)報. 2016(17)
[6]電熱老化對聚丙烯薄膜形態(tài)及擊穿特性的影響[J]. 程璐,漆樂俊,姚成,李懷玉,王宇晨. 電力電容器與無功補(bǔ)償. 2015(06)
[7]固體絕緣材料熱老化電氣特性的研究[J]. 屠幼萍,孫偉忠,岳彩鵬,王偉,陳廣輝. 電工技術(shù)學(xué)報. 2013(01)
[8]高儲能密度鈦酸鋇基復(fù)合材料[J]. 王亞軍,武曉娟,曾慶軒. 科技導(dǎo)報. 2012(10)
[9]高性能BaTiO3/PVDF介電復(fù)合材料及其薄膜電容器應(yīng)用[J]. 黨宇,王瑤,鄧元,張燁,張傳玲,李茂. 復(fù)合材料學(xué)報. 2012(02)
[10]金屬化薄膜電容器的最新發(fā)展動態(tài)[J]. 陳才明. 電力電容器與無功補(bǔ)償. 2011(04)
碩士論文
[1]高儲能密度鈦酸鋇薄膜電容器的制備及其充放電特性研究[D]. 高逸群.山東大學(xué) 2016
本文編號:3546456
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