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電氣強(qiáng)度性能測(cè)試分析
電氣強(qiáng)度性能測(cè)試：
電氣強(qiáng)度是電介質(zhì)材料在應(yīng)用中一項(xiàng)很重要的指標(biāo)。就材料本身而言，影響其電氣強(qiáng)度的因素有很多，主要有晶粒分布的均勻性、晶粒大小以及材料內(nèi)部存在的氣孔等缺陷。另外，樣品的形狀、厚度、電極的形狀等也會(huì)不同程度地影響最終的電氣強(qiáng)度，本實(shí)驗(yàn)為了盡量減小材料結(jié)構(gòu)對(duì)其電氣強(qiáng)度的影響，均選用厚度為1 mm的樣品進(jìn)行試驗(yàn)。
圖2-20為不同體積比的PA11 /PVDF共混物樣品的電氣強(qiáng)度，從圖中可以看出，各體積組分的電氣強(qiáng)度相差很小，在12.516.5 kV/mm之間，當(dāng)PAl l體積含量為40.vo1%時(shí)，PA11/PVDF共混材料達(dá)到最大電氣強(qiáng)度Eb=16.SkV/mm，當(dāng)PA 11體積含量為80vo1.%時(shí)，材料的電氣強(qiáng)度最小(Eb=12. SkV/mm)。這是由于當(dāng)PA11: PVDF=80:20時(shí)，在PA11/PVDF共混樣品中兩相的粘結(jié)不是很好而導(dǎo)致樣品的電氣強(qiáng)度低的緣故。
結(jié)合PAII/PVDF共混物介電性能測(cè)試結(jié)果，PA1 l :PVDF=20:80的PA11 /PVDF共混物擁有最佳的介電性能，為了研究厚度對(duì)樣品電氣強(qiáng)度的影響，我們將PA 11和PVDF按PA1l :PVDF=20:80的體積比例制備不同厚度的樣品進(jìn)行擊穿實(shí)驗(yàn)。圖2-21為PA11/PVDF(20:80)共混物的電氣強(qiáng)度與厚度的關(guān)系圖。從圖中我們可以看到，當(dāng)樣品厚度由0.5~增加到2.Omm時(shí)，其電氣強(qiáng)度從15.2kV/mm不斷下降。由此可見(jiàn)，樣品厚度對(duì)其電氣強(qiáng)度的影響非常明顯，隨著樣品厚度的增加，其電氣強(qiáng)度急劇下降。其原因歸結(jié)于:一方面由于厚度的增加，共混物中缺陷出現(xiàn)的概率則加大，使得擊穿弱點(diǎn)增多，從而大大降低了共混材料的擊穿強(qiáng)度;另一方面，由于電場(chǎng)強(qiáng)度的“邊緣效應(yīng)"，厚度的增加使電極邊緣電場(chǎng)增強(qiáng)數(shù)倍，從而導(dǎo)致PA11/PVDF共混物的電氣強(qiáng)度下降。B.Gilmore等〔i31?認(rèn)為電介質(zhì)一般都遵循弱點(diǎn)擊穿的理論，即電介質(zhì)內(nèi)部的裂紋、氣泡等局部弱點(diǎn)的破環(huán)是導(dǎo)致電介質(zhì)整體破環(huán)的主要因素，弱點(diǎn)破壞極大程度地降低了電介質(zhì)本身的耐壓性能。也就是說(shuō)，如果弱點(diǎn)(比如裂紋和氣孔等)導(dǎo)致介質(zhì)被擊穿，那么這種弱點(diǎn)必有其臨界尺寸，因而隨著樣品測(cè)試厚度的增加，樣品中存在大于臨界尺寸的弱點(diǎn)的可能性將增加。
結(jié)果表明，在相同的電場(chǎng)及測(cè)試條件下，這些缺陷更容易引起局部電場(chǎng)畸變，從而使電介質(zhì)的擊穿幾率加大，因此隨著樣品測(cè)試厚度的增加，其擊穿強(qiáng)度就會(huì)急速下降。同時(shí)B. Gilmore等對(duì)不同電極結(jié)構(gòu)采用電場(chǎng)模擬時(shí)發(fā)現(xiàn)，平板電極結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)畸變非常明顯，尤其是在電極邊緣(即電極、介質(zhì)及媒介交匯處)電場(chǎng)增強(qiáng)顯著。電極邊緣的電場(chǎng)增強(qiáng)，使得處于電極邊緣附近介質(zhì)表面的氣孔更容易產(chǎn)生氣體放電，從而導(dǎo)致整個(gè)介質(zhì)的擊穿y3z)0
