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復(fù)合材料擊穿強(qiáng)度性能實(shí)驗(yàn)的研究
復(fù)合材料的擊穿強(qiáng)度隨填料的增加而減小。這是由于無機(jī)填料和聚合物基體間電性能的差異，在界面附近會發(fā)生電場畸變，使得電場應(yīng)力在局部集中，從而引發(fā)擊穿。電介質(zhì)的最大儲能密度通過以下公式運(yùn)算:
其中C為復(fù)合材料的介電常數(shù)，E是復(fù)合材料的擊穿強(qiáng)度，所以復(fù)合材料的擊穿越大，材料的儲能效果越好。
圖2.20所示，為復(fù)合材料擊穿特性圖，從圖中可以看到隨著填料的增加，復(fù)合材料的擊穿性能不斷下降，表現(xiàn)好的為體積分?jǐn)?shù)為2.5%CCTO納米顆粒，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為7.5%時(shí)，CCTO納米線的擊穿強(qiáng)度要高出CCTO納米顆粒很多，CCTO納米顆粒在這個(gè)時(shí)候發(fā)生了突降，而CCTO納米線的擊穿特性更加穩(wěn)定，這很大程度和材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)，球狀CCTO更容易發(fā)生團(tuán)聚，當(dāng)填料增高時(shí)，團(tuán)聚現(xiàn)象突增，表面缺陷增多，電荷聚集明顯，容易發(fā)生擊穿，也容易出現(xiàn)介電性能的突變。
對復(fù)合材料進(jìn)行D-E曲線測試，得到其介電儲能密度，D-E曲線如圖2.21所示。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，氧化鋁包覆的復(fù)合材料在擊穿電壓上有所提高，未包覆氧化鋁的復(fù)合材料擊穿僅僅可以達(dá)到240MV/m，這主要與欽酸銅鈣材料本身特性
有關(guān)，高介電損耗和與基體巨大的介電差異導(dǎo)致?lián)舸┖艿?，將表面包覆氧化鋁后，可以提高材料的擊穿強(qiáng)度。
將圖2.21進(jìn)行積分處理，得到復(fù)合材料的放電儲能密度和儲能效率，如圖2.22所示，儲能密度隨著填料的增加而增加，且欽酸銅鈣納米線復(fù)合材料的儲能密度略高于添加納米顆粒的復(fù)合材料的儲能密度，當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，添加欽酸銅鈣
納米線的復(fù)合材料儲能密度可以達(dá)到1.67J/c耐，此時(shí)添加欽酸銅鈣納米顆粒復(fù)合材料的儲能密度為1.28 J/c耐，提升了30%。可以得出欽酸銅鈣納米線有著更好的儲能密度。從儲能效率我們也可以看到，雖然隨著填料的增加，儲能效率均有所下降，但是欽酸銅鈣納米線復(fù)合材料有著更高的儲能效率。因此在儲能密度和儲能效率上，欽酸銅鈣納米線也表現(xiàn)出比欽酸銅鈣納米顆粒更加優(yōu)異的性能。
關(guān)鍵詞：擊穿強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)、介電常數(shù)試驗(yàn)、擊穿性能、復(fù)合材料擊穿電壓測試