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復合材料的擊穿強度和最大儲能密度

閱讀：1122 發布時間：2022-10-13

復合材料的擊穿強度和最大儲能密度

圖 2.18 給出了 BT@HBP 納米復合材料的直流擊穿強度。復合材料的擊穿強度隨填料的增加而減小。這是由于填料和基體間電性能的差異，導致電場在界面附近畸變，電場應力集中，引發樹脂基體擊穿，從而使復合材料的擊穿強度減小。和逾滲體系不同，逾滲體系在填料含量接近逾滲閾值時，雖然具有高的介電常數，但它的擊穿強度幾乎為零。在我們的體系中，高填充的復合材料在具有巨大介電常數的同時，還能保持一定的耐壓強度。比如 BT@HBP-40 的擊穿強度還有 17.1 MV/m。這保留的擊穿強度對復合材料的實際應用具有重要的意義。復合材料的最大儲能密度可以依照下面的公式計算

其中 ε 復合材料的介電常數，E 是復合材料的擊穿強度。圖 2.18 給出了通過公式計算得到的復合材料在工頻（50 Hz）下的最大儲能密度。復合材料的最大儲能密度隨填料含量的增加，先減小后增大。當鈦酸鋇的體積分數為 40%的時候，BT@HBP-40 的最大儲能密度和純的聚合物基體相當。這個結果對該材料的實際應用具有重要意義，因為 BT@HBP-40 在較低的電壓下就能表現出高的儲能密度。