通过构建陷阱能级策略提高聚合物电介质储能性能研究进展

本文系统阐述了空间电荷形成机理及空间电荷效应,重点综述了填充无机纳米粒子、掺入小分子半导体和分子结构设计3种构建陷阱能级的方法,深入探讨了提高电介质材料储能性能的设计策略,并对高性能聚合物电介质材料的制备方法进行展望。

电声脉冲法测量聚合物绝缘表面陷阱能级分布

对紫外光老化不同时间的低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)试样及3%含量的纳米氧化锌(ZnO)粒子与LDPE复合材料试样进行了交流击穿实验,结果表明纯LDPE试样的击穿强度随光老化时间的增加逐渐降低,3%含量的纳米ZnO粒子与LDPE复合材料的击穿强度光老化后基本保持不变。通过对老化前后试样的老化面分别进行电晕放电注入负电荷,并采用电声脉冲法测量短路状态下表面注入电荷随时间的衰减特性,通过公式推导计算得出试样老化面的陷阱能级分布。结果表明,纳米ZnO粒子不仅能提高聚乙烯的光稳定性,还通过成核和界面作用减少聚乙烯体内深陷阱密度,增加浅陷阱密度。

热释光谱研究长余辉发光材料的陷阱能级

介绍了热释光剂量计和热释光的基本原理。通过测量长余辉发光材料的热释光谱,并采用一阶动力学近似,可以量化分析长余辉发光材料中的陷阱能级的深度、电荷密度等参数,并可以讨论陷阱能级与长余辉性能的关系,深入理解长余辉过程。

高绝缘驻极体材料PTFE、FEP、PFA和PCTFE的陷阱能级及其几何分布的研究

驻极体材料内的陷阱能级及其陷阱的几何分布是影响驻极体电荷稳定性的关键因素。本文利用电晕和电子束充电，热刺激放电（ＴＳＤ）电流谱及热脉冲技术的实验结果对高绝缘驻极体材料ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ和ＰＣＴＦＥ的陷阱能级及其几何分布进行了估算和分析。

利用漫反射光谱研究SrAl_2O_4长余辉材料中Dy^(3+)和Eu^(2+)相关陷阱能级

在长余辉发光物理机制的研究中,确定发光材料中的缺陷能级是非常重要的。本文通过高温固相法制备了两组SrAl_2O_4∶Dy^(3+)和SrAl_2O_4∶Eu^(2+)样品,并采用漫反射光谱测定了SrAl_2O_4中一系列与Dy^(3+)和Eu^(2+)相关的吸收峰。对于SrAl_2O_4∶Dy^(3+)和SrAl_2O_4∶Eu^(2+),在其吸收谱的较低能量(长波长)和较高能量(短波长)区域内分别存在一组吸收峰。通过这些吸收峰可确定Dy^(3+)和Eu^(2+)掺杂在SrAl_2O_4带隙中引入的陷阱深度。结果表明Dy^(3+)离子能够在SrAl_2O_4中形成浅能级和深能级陷阱,而Eu^(2+)离子仅会形成浅能级陷阱。与文献报道的陷阱相比较,这些陷阱大部分和其它方法测得的数据相一致,小部分则是首次报道,可能是其它方法的测试范围所限而无法测得。我们认为距离导带0.6至1.2eV范围内的Dy^(3+)相关陷阱在SrAl_2O_4∶(Eu^(2+),Dy^(3+))长余辉发光过程中起着关键的作用。

纳米Al_2O_3掺杂对绝缘纸的空间电荷及陷阱能级分布特征的影响

传统纤维素纸在直流电场的作用下易于积聚空间电荷而导致介质内部电场发生畸变引发事故。为改善油浸纤维素绝缘纸在直流电场下的空间电荷特性,使空间电荷难以积聚且易于消散,利用纳米Al2O3对绝缘纸进行改性,采用脉冲电声法(PEA)测试了不同纳米含量的油浸改性纸样在直流电场下的空间电荷密度,并对陷阱参数进行了计算。结果表明:纳米Al2O3掺杂质量分数为1%时对空间电荷行为的抑制效果最佳;纳米氧化铝的掺杂激发了深陷阱的形成,增大了深陷阱的密度,改变了纤维素绝缘纸中的陷阱能级分布;陷阱能级分布的改变解释了改性绝缘纸的体积电阻率和直流击穿场强随纳米氧化铝含量变化的原因。研究结果可为进一步研究纤维素绝缘纸的改性技术和提高纤维素绝缘纸的各项性能提供参考。

聚酰亚胺薄膜制备与浅陷阱能级分布研究

采用两步法制备了均苯型纯聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜,并对该薄膜、3M和杜邦公司生产的纯PI薄膜进行热激电流测试。结果表明:3M纯PI的γ峰对应峰温和陷阱能级相对较高,这可能是其较高的聚合度,导致分子链的运动困难造成的,自制纯PI过程中适当提高聚酰胺酸粘度,有利于提高聚合度进而改善其性能;3M和杜邦纯PI薄膜β峰对应峰温比自制PI的峰温高35 K,这也是3M和杜邦纯PI的聚合度高,导致侧基运动困难造成的。β峰与偶极取向松弛有关,非晶PI的β峰峰温大约为345 K,比玻璃化转变温度略小,此温度下大分子链迁移困难,只有如羰基等极性基团的迁移。另外,只有杜邦纯PI有αC峰,这与薄膜内的晶区或界面效应有关。

双极型器件慢界面陷阱能量分布的1／f噪声分析方法

位于Ｓｉ／ＳｉＯ２界面附近的具有长时间常数的载流子陷阱对于半导体器件的可靠性有重要影响．根据笔者建立的双极晶体管表面１／ｆ噪声分析模型，通过测量栅控晶体管１／ｆ噪声的栅压特性，可获得这种慢界面陷阱密度在禁带中心附近的能量分布．本文给出了该方法的模型推导、参数提取、分析步骤和应用实例．

DCIV技术表征MOS/SOI界面陷阱能级密度分布

基于直流电流电压(DCIV)理论和界面陷阱能级U型对称分布模型,可以获取硅界面陷阱在禁带中的分布,即利用沟道界面陷阱引起的界面复合电流与不同源/漏-体正偏电压(Vpn)的函数关系,求出对应每个Vpn的有效界面陷阱面密度(Neff),通过Neff函数与求出的每个Neff值作最小二乘拟合,将拟合参数代入界面陷阱能级密度(DIT)函数式,作出DIT的本征分布图。分别对部分耗尽的n MOS/SOI和p MOS/SOI器件进行测试,得到了预期的界面复合电流曲线,并给出了器件界面陷阱能级密度的U型分布图。结果表明,两种器件在禁带中央附近的陷阱能级密度量级均为109cm-2·e V-1,而远离禁带中央的陷阱能级密度量级为1011cm-2·e V-1。

聚醚酰亚胺纳米复合电介质中指数分布陷阱电荷跳跃输运对储能性能的影响

目前常见聚合物电介质电容器的储能性能在高温下会急剧劣化,难以满足航空航天和能源等领域的需求.为提高介质高温储能性能,常掺杂纳米填料对电介质改性,通过改变电介质内部陷阱参数来调控电荷输运过程,但其内部陷阱的能级和密度与储能性能间的定量关系仍需进一步研究.本文构建线性聚合物纳米复合电介质中指数分布陷阱电荷跳跃输运的储能与释能模型并进行了仿真.纯聚醚酰亚胺在150℃的体积电阻率和电位移矢量-电场强度回线的仿真结果与实验符合,证明了模型的有效性.不同陷阱参数纳米复合电介质的仿真结果表明,增大总陷阱密度和最深陷阱能级,会降低载流子迁移率、电流密度和电导损耗,提升放电能量密度和充放电效率.在150℃和550 kV/mm外施场强下,1.0 eV最深陷阱能级和1×10^(27) m^(-3)总陷阱密度的纳米复合电介质放电能量密度和充放电效率分别为4.26 J/cm^(3)和98.93%,相比纯聚醚酰亚胺提升率分别为91.09%和227.58%,显著提升了高温储能性能.本研究为耐高温高储能性能电容器的研发提供了理论和模型支撑.

陷阱标记联合懒蚂蚁的自适应粒子群优化算法

为解决现有粒子群改进策略无法帮助已陷入局部最优和过早收敛的粒子恢复寻优性能的问题,提出一种陷阱标记联合懒蚂蚁的自适应粒子群优化(adaptive particle swarm optimization based on trap label and lazy ant, TLLA-APSO)算法。陷阱标记策略为粒子群提供动态速度增量,使其摆脱最优解的束缚。利用懒蚂蚁寻优策略多样化粒子速度,提升种群多样性。通过惯性认知策略在速度更新中引入历史位置,增加粒子的路径多样性和提升粒子的探索性能,使粒子更有效地避免陷入新的局部最优。理论证明了引入历史位置的粒子群算法的收敛性。仿真实验结果表明,所提算法不仅能有效解决粒子群已陷入局部最优和过早收敛的问题,且与其他算法相比,具有较快的收敛速度和较高的寻优精度。

中国式现代化对西方“现代化陷阱”的跨越

现代化代表着人类社会发展由不发达状态走向发达状态的必然趋势,昭示着人类社会文明发展的现代方向,是全人类的共同追求。作为人类社会现代化的早发形态,西方式现代化存在着诸多难以克服的固有缺陷,并非定于一尊的现代化模式。中国式现代化是中国共产党矢志不渝的奋斗目标,是关于现代化道路的中国实践和探索。中国式现代化能够跨越西方所谓的“马尔萨斯陷阱”“中等收入陷阱”“马尔库塞陷阱”“库兹涅茨陷阱”“修昔底德陷阱”,开创了人类实现现代化的新道路和新愿景,为发展中国家提供了实现现代化的新参考和新选择。

我国跨越中等收入陷阱的现状、挑战及对策研究

近年来,我国中等收入群体规模不断壮大,已经成功接近高收入国家的门槛,但中等收入群体的收入份额有所下降,且城乡之间收入分化程度差异明显。未来,经济社会发展“未富先老”、社会流动性约束仍存、居民负债水平偏高、资本无序扩张等问题将阻碍我国成功稳定迈入高收入国家行列。需要从“稳住存量、扩大增量、提高质量”三方面着手,夯实中等收入群体的增收基础,促进低收入群体增强向上流动能力,防范脆弱群体因各种原因返贫,确保成功跨越中等收入陷阱。

跨越“三大陷阱”彰显的中国式现代化智慧

“三大陷阱”是指国家在发展过程中遇到的外部忧患问题的“修昔底德陷阱”、国家内部挑战问题的“中等收入陷阱”、政府与群众关系问题的“塔西陀陷阱”,这些问题也是中国特色社会主义发展进程中的重大考验,是新时代的“赶考”试题。党的二十大明确在中华民族伟大复兴的过程中,以中国式现代化来进行全面推进。中国式现代化虽然兼具各国现代化的共同特征,但同时也是立足于中国自身国情特色的现代化。充满中国智慧的中国式现代化成功跨越“三大陷阱”,必将为人类社会的现代化建设与发展提供中国方案、彰显中国力量、贡献中国智慧。

防溺水安全教育须摆脱管理主义陷阱

防溺水安全教育工作是中小学安全教育工作的重中之重。据统计,我国每年溺水身亡的人数高达5.7万,其中少年儿童溺亡人数占比高达56%。事实上,教育行政管理部门和各级各类学校每年都会三令五申推行防溺水安全教育,但为什么学生溺亡事故还是频频发生呢?究其原因,笔者认为当下的防溺水安全教育已经陷入严重的管理主义陷阱,徒有其名,难见其效。因此,必须摆脱管理主义陷阱,明确多方责任,将防溺水安全教育真正落到实处。

教育数据思维应用的五大陷阱

教育数据思维是大数据思维在教育领域的应用和体现,是智能时代教育教学中的重要认知和决策方式,更是当下教育数字化转型之关键“转思维”的重要内容。诚然,教育数据思维具有多元价值意义,也在大数据思维的时代潮流下获得了广泛的拥趸。但是,如同大数据对我们的世界观、认识论、方法论、价值观和伦理观带来深刻变革的同时也带来严峻挑战一样,教育数据思维的应用也可能存在认知误区和陷阱。研究在理解教育数据思维内涵的基础上,结合教育数据思维的应用场景,认为教育数据思维的应用存在五大陷阱,即数据主义、全数据模式、数据投喂、算法偏见、数据伦理危机。

认清中国美术现代化中的理论陷阱(下)

“文化多样性”才是真正人类艺术的共同体警惕视西方“当代艺术”为“国际语境”的陷阱艺术的“国际语境”是又一大陷阱。艺术表达自我,从艺术家个人来讲,是表达艺术家个人的自我,此之为个性;从民族的角度来讲,是表达民族的自我,此之谓民族性。中国艺术家的艺术创造,无需考虑与所谓国际语境的和谐性,因为实际上根本就没有所谓的国际语境。如果我们以美国、以西方的“当代艺术”作为国际语境(现在的用法就是如此),那我们把亚非拉艺术家更为广大的创造又置于何处呢?

美国气候治理的话语陷阱

霸权护持不仅依赖于经济、军事、科技等物质实力的支撑,也通过话语制衡等方式实施软性约束。拜登政府在气候治理中的话语陷阱日益呈现出工具化、阵营化、安全化和保守化转型的新态势。美国气候话语霸权对全球气候治理形成了多重挑战,表现为美国退化性气候政策和排他性“俱乐部”建设阻滞了全球气候多边善治,气候治理阵营化态势加剧了国际低碳领域的恶性竞争与价值观捆绑,气候治理安全化挤压了全球气候治理的合作空间,同时资金差距与技术壁垒使气候治理的“南北差距”日益增大。在全球气候治理绿色话语权博弈中,我们应增强自身话语表达与议题设置的主动权,基于人类命运共同体理念,以合作共赢话语替代竞争博弈话语,团结发展中国家从“发展—安全”角度来塑造气候安全治理模式,在绿色“一带一路”实践中加强气候金融和可持续基建等领域的话语权,从而推动构建公平合理、合作共赢的全球气候治理体系。

克拉通内盆地走滑断层地震判识的若干陷阱

克拉通盆地内走滑断层位移量小、变形微弱且构造复杂,深层地震低分辨率识别走滑断层困难且受诸多假象影响。通过剖析塔里木和四川盆地克拉通内走滑断层的典型地震现象,结合地质因素综合分析辨别走滑断层是否发育,总结了典型的地震假象并建立三大类陷阱模式,主要包括:①基底陡崖、阶梯状断裂与断垒结构可能误判为“花状构造”,基底盖层垂向发育的相似褶皱也可能成为走滑构造假象;②喷发岩、蒸发岩厚度、岩性的横向变化,可能造成地震层速度横向突变,导致下伏岩体在地震剖面上产生似走滑断层的高陡假象;③垂向规模发育的沟谷地形、岩溶地貌、岩相相变等地质现象可能出现似走滑断层的地震响应。为避免这些地震解释陷阱,在提高走滑断层地震分辨率的基础上,排除蒸发岩和火成岩的速度影响,剔除地形地貌与岩相变化的影响,并基于以地震平面属性为主的典型走滑构造识别,排除地震走滑断层的假象,建立合理的走滑断层地震地质解释模式。

基于低温积分球的中红外陷阱探测器技术

针对中波红外辐射测量定标的需求,提出了将微型积分球与中红外探测器集成在低温环境中。验证比对了几种用于制作积分球内腔表面的材料样品,通过宽光谱反射率、特征光谱反射率、双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function,BRDF),以及用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等进行微观表面形貌的测量,获得了适用于制作中红外积分球的内腔表面制作工艺。BRDF测试结果显示,制作的内腔表面接近朗伯反射表面。测试了积分球探测器样品的光谱与电学性能,经过表面粗糙化处理并蒸镀金属反射膜,样品的光谱波段适应性好,光强衰减比为0.0674,经计算,积分球内腔壁的反射率为96.4%;同时,低温积分球的引入,使探测器芯片的噪声由3.5×10^(-12)A·Hz^(-1/2)降低至1.0×10^(-12)A·Hz^(-1/2)。