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氟聚合物是一类具有优异的电荷存储能力的驻极体材料。聚四氟乙烯(PTFE)和氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)是应用最广泛的空间电荷型驻极体材料。空间电荷的存储及其稳定性由TFE基元决定。聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物是应用最为广泛的偶极电荷驻极体材料,这类材料的压电铁电特性由VDF基元所决定。不同基元和组分比例决定了电荷存储的类型及其应用领域。除组成基元外,驻极体电荷还会受到界面结构的影响。具有电学梯度结构的多种介质叠加形成的异质界面结构,在极化过程中,将会积聚电荷,形成驻极体。目前在驻极体电荷捕获机制的研究中,组成基元与电荷存储,晶相结构和介电响应的关系仍然不清楚,仅通过对单一基元或双基元驻极体的研究无法全面揭示不同类型基元对电荷捕获的影响。并且大多数界面电荷积聚机制的研究仅通过经典模型进行论证,无法得出有效的界面电荷积聚机制。本文研究了具有不同基元和组分比例的聚四氟乙烯(TFE)-偏二氟乙烯(VDF)-六氟丙烯(HFP)三元共聚物THV815,THV500和THV220,并将其作为模型材料,研究功能基元VDF、HFP和TFE对驻极体电荷的影响。通过PP和FEP驻极体构成具有异质结构的界面。研究界面电学梯度对电荷积聚的影响。通过测量表面电位衰减和热刺激放电(TSD)谱来研究电荷的稳定性,通过X射线衍射谱和介电谱研究了晶相结构和介电性能。通过PP和FEP构建异质界面结构,在界面形成电导率和介电常数梯度,研究电场中界面电荷积聚的过程和机制。取得详细结论如下:(1)研究不同基元对电荷存储的影响。测量极化完成后在常温存储条件下的表面电位随着时间的衰减。THV220、THV500和THV815驻极体的初始表面电位分别为-458V、-530V和-611V。稳定后电位分别为-6V、-105V和-198V。表面电位会随极性组分VDF含量的降低而增加,随分子结构更为有序的TFE组分的增加而增加。(2)使用热刺激放电研究在高温下的组分对电荷存储的影响。THV中存在偶极电荷和空间电荷。偶极电荷是由VDF组分形成。在TSD谱中定向偶极子的松弛峰出现在谱的低温区域。空间电荷脱阱峰出现在在TSD谱的高温区域。THV空间电荷的热稳定性高于偶极电荷。电荷存储稳定性会随TFE组分的增加和VDF组分的降低而增加,在TSD谱中表现为电荷峰向高温区域漂移。(3)使用X射线衍射研究THV的晶体结构。三元组分的THV显示出较单一组分构成的PTFE较宽的衍射峰,相比PTFE衍射峰向高角度漂移。THV中的HFP和VDF可以看作向PTFE聚合物中引入的缺陷。VDF组分的增高会使X射线衍射谱的峰宽增加,分子结构变得更加混乱,TFE组分增加会使分子结构有序性提高。这从晶体结构上揭示了不同基元对电荷存储的影响。(4)使用介电谱研究THV在常温下的介电常数和介电损耗。介电常数值从THV815至THV500至THV220逐渐升高,VDF为极性组分,偶极分子C-F键在强电场下取向。HFP分子会增加分子链的无序性,并增加分子链运动的自由空间。VDF组分和HFP组分含量越高,介电响应越强。介电谱同时提供了介电弛豫的信息,三种THV中可观察到由VDF分子链扭转和链节运动造成的中频弛豫。介电谱证明了,与PTFE相比,VDF和HFP组分使驻极体具有高极性,且提高加工性能,但不利于空间电荷的稳定性。(5)通过测量驻极体界面电荷特性,研究界面性质对电荷积聚的影响。研究表面,通过改变电学性质的梯度方向,可以在界面处实现积累正电荷或负电荷。电荷特性与Maxwell-Wagner效应相符,即随温度和极化电场强度升高,积聚电荷密度增加。界面处电导率和介电常数的梯度方向可以控制积累电荷的类型。(6)通过研究PP和FEP界面电导率和介电常数随温度和电场的变化,研究极化中电导率和介电常数对电荷积聚的影响。电导率和介电常数受极化温度和电场影响,电导率的升高加快电荷的注入过程。特别是随温度升高,电导率变化幅度明显高于介电常数变化。极化过程中,电导率对电荷积聚的影响占主导地位。(7)异质界面的电荷积聚受到Maxwell-Wagner效应和电导控制。随极化时间延长,界面电荷密度趋于饱和,达到饱和所需时间短于由Maxwell-Wagner效应计算得到的时间。实际的极化过程是由电容性分布场向电阻性分布场过渡的复杂过程。所测量得到的电位,是由界面积聚的电荷和捕获在介质中的陷阱电荷共同作用形成的。综上,将THV作为模型材料,研究不同基元对电荷存储的影响,并探讨异质界面结构在驻极体极化过程中对电荷积聚的影响。通过添加不同基元,并调控组分比例,可以调整驻极体的电荷性质。异质界面电荷积聚过程受到电学梯度结构的影响,界面电荷积聚受到Maxwell–Wagner效应和电导调控。本文的研究成果,深入了解了不同基元与电荷衰减、晶相和介电性的影响,为通过不同基元研发新材料和调控驻极体的电荷的捕获能力提供了指导。并从机制上研究异质界面结构中界面电荷积聚的行为及其机制,为驻极体界面电荷积聚机制提供了理论支持。