圖形化FEP駐極體的制備與性能研究.pdf

1、微型駐極體發(fā)電機作為一種微能源器件,它將自然環(huán)境中的機械能轉換為電能,這種器件工作壽命長,而且對環(huán)境無污染,是替代紐扣電池的理想能源。國內(nèi)外的研究機構制備出了許多微型駐極體發(fā)電機的原型機,但是受到駐極體性能的限制,這些發(fā)電機都難以投入實際應用。目前駐極體發(fā)電機使用的多為SiO2等無機材料,高性能的聚合物材料(FEP、PTFE等)由于難以加工而無法使用,制備出高性能且適用于微型發(fā)電機的駐極體是目前的研究難點。本文研究了Teflon FEP

2、的駐極體性能,并且成功制備出了圖形化FEP駐極體。本文制備圖形化FEP駐極體的方法也適用于其他的聚合物駐極體材料,對聚合物材料在微型駐極體發(fā)電機的應用有重要的意義。本文的主要研究內(nèi)容與結果如下:
　　(1)將FEP分別在室溫(約25℃)、100℃和200℃下進行電暈充電,研究充電溫度對FEP駐極體電荷存儲穩(wěn)定性的影響,高溫電暈充電可以提高FEP駐極體的電荷存儲穩(wěn)定性,但是在AC電暈模式下,高溫充電卻會對FEP的電荷穩(wěn)定性造成負面的

3、影響。
　　(2)分別在直流負電暈(DC-)、直流正電暈(DC+)、脈沖正電暈(Pulse+)和交流電暈(AC)四種電暈模式下制備FEP駐極體,研究電暈模式與FEP駐極體的電荷存儲穩(wěn)定性的關系。負極性的FEP駐極體的電荷存儲穩(wěn)定性高于正極性的FEP駐極體。脈沖電暈制備的FEP駐極體的穩(wěn)定性比直流電暈的樣品高。AC電暈制備的FEP駐極體是負極性的,并且穩(wěn)定性最高。
　　(3)對不同溫度和不同電暈模式制備的FEP駐極體進行熱刺激

4、放電實驗,與常溫注極的FEP樣品的TSD譜相比,高溫注極的樣品的TSD譜的低溫電流峰向高溫處轉移或者消失。相同極性的FEP駐極體的TSD譜相似,不同極性的樣品的TSD譜差別很大。
　　(4)提出了三種利用大塊FEP薄膜制備圖形化FEP駐極體的方案,經(jīng)過充電實驗驗證,介質阻擋熱極化和使用圖形化金屬電極無法制備圖形化FEP駐極體,原因是前者在極化過程中有電偶極子的取向極化,以及后者極化過程中的氣隙放電都會使整塊薄膜發(fā)生極化。在薄膜表面

5、蒸鍍一層圖形化電極,成功制備出了圖形化FEP駐極體。
　　(5)通過對圖形化FEP駐極體性能的研究,發(fā)現(xiàn)圖形化FEP駐極體的電荷存儲穩(wěn)定性不高,原因是電極增加了FEP的表面電導率和表面活性,表面電荷更容易發(fā)生衰減,使樣品的電荷存儲穩(wěn)定性變差。
　　(6)電極的寬度對樣品的電荷存儲穩(wěn)定性也有一定的影響,當電極寬度變小時,電極之間的間距變小,FEP表面電荷向電極擴散/遷移的路程變短,使電荷更容易發(fā)生衰減。隨著電極寬度的增加,駐極