Effect of heating treatment on trap level distribution in polyamide 66 film electrets

The effect of heating treatment on the trap level distribution in polyamide 66 film electret is studied by thermally stimulated depolarization current （TSDC） technique. For annealed polyamide 66, there are three trap levels that respectively originate from space charge trapped in amorphous phase, interphase and crystalline phase. There is one peak that originates from space charge trapped in amorphous phase for quenched one. Using multi-point method to fit the experimental curves, the detrapping current peaks can be separated and the trap depth is obtained. The shallower trap levels trapped in amorphous phase and interphase are obviously close to the deeper trap level trapped in crystalline phase for annealed polyamide 66 as the polarization temperature increases, while the trap level distribution remains unaffected by polarization temperature for quenched one.

驻极体薄膜揉皱变形理论及类挠曲电响应研究

现有挠曲电俘能器存在俘能方式单一、力电耦合系数偏小,且仅在微观尺度显著等问题,难以在宏观尺度上实现高效的能量转换.驻极体作为一种内嵌电荷的介电材料,其非均匀变形可诱导显著的类挠曲电响应.薄膜揉皱作为一种双向收缩的复杂变形,其高应变梯度为宏观尺度下高效俘能提供了新方式.该文将驻极体宏观尺度下的强力电耦合特性与揉皱的高应变梯度优势相结合,建立了驻极体薄膜揉皱变形理论,基于该模型分析了不同电荷密度、支撑杯半径、薄膜厚度、放缩尺度下揉皱驻极体的类挠曲电响应及能量俘获特性.结果表明,对于厚度为1 mm的驻极体薄膜,当电荷密度q=-0.2 mC·m^(-2)时,有效类挠曲电强度相比纯聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜的本征挠曲电效应高了近两个数量级.

基于薄膜晶体管的铁电/驻极体协同有机光电突触

基于薄膜晶体管结构,在铁电突触晶体管的基础上,增加了驻极体这一功能层,制备出一种铁电/驻极体突触晶体管。与传统的铁电突触晶体管相比,其开关比增大了一个数量级,阈值电压减少了10 V。薄膜表面的均方根粗糙度从2.95 nm降到0.66 nm,有利于载流子的传输。同时,在不同颜色的光照下,该器件呈现出4种不同的突触状态,多级光电突触的功能使其有望降低神经网络的复杂性。

温度和湿度对聚四氟乙烯多孔驻极体膜压电活性稳定性的影响

研究了具有开放性孔洞的聚四氟乙烯(voidedpolyte trafluoroethylene,PTFE)多孔膜和PP蜂窝膜(polypropylenecel lular)的驻极体行为和压电活性的温度效应。研究结果指出:和PP蜂窝膜驻极体相比,PTFE多孔膜驻极体呈现出突出的电荷储存和压电活性的温度稳定性;研究了这类稳定性的驻极体和材料的结构根源。PTFE多孔薄膜驻极体这种压电活性的温度稳定性主要依赖于这类驻极体材料电荷储存及材料的本征性能(如力学性质等)的温度稳定性。实验结果还说明:PTFE多孔膜突出的压电系数温度稳定性使它大大扩展了以包括PP在内的空间电荷型多孔膜研制的压电功能元器件的耐温要求。本文还讨论了环境因素(如相对湿度)对这类功能膜压电活性的影响,分析了环境湿度对压电活性影响的结构根源。

正极性驻极体环孢菌素A贴剂的开路热刺激放电

为了研究驻极体环保菌素A贴剂的透皮给药机制,利用药剂学技术制备了环孢菌素A贴剂,通过栅控恒压电晕充电系统将聚丙烯（PP）薄膜制备成初始表面电位为500 V和1 000 V的驻极体,并将环孢菌素A贴剂与驻极体复合后得到了驻极体环孢菌素A贴剂。借助于开路热刺激放电（TSD）技术研究了不同初始表面电位的驻极体对环孢菌素A贴剂的热释电特性。结果显示：①环孢菌素A贴剂中基质和模型药物分子处于弱极性和非极性状态,其开路TSD电流谱中出现相应的弱小低温偶极峰群、高温偶极峰群和空间电荷峰;②不同初始表面电位的正极性驻极体能提供稳定的外静电场以作用于环孢菌素A贴剂,500 V驻极体作用时间为10 h时,环孢菌素A贴剂的40-60℃低温偶极电流峰迁移至40-70℃温区,且峰形展宽和峰值相应增加;③随着驻极体作用时间的延长和作用电压的增加,驻极体外电场能使更多的环孢菌素A贴剂内极化分子分子极化程度增加并沿外电场方向排列取向。可得结论：驻极体可引起环孢菌素A的极化,环孢菌素A的极化程度随驻极体外静电场及作用时间的增加而加强,驻极体可实现对环孢菌素A贴剂中的模型药物的可控释放。

紫外消毒对驻极体电荷储存稳定性的影响

目的 :研究紫外消毒对驻极体电荷储存稳定性的影响。 方法 :用常温恒压电晕充电系统将聚四氟乙烯 (PTFE)和聚丙烯 (PP)两种材料极化制备成驻极体 ;用补偿法测量不同剂量的紫外照射后驻极体的表面电势。 结果 :在相对湿度不高于70 %、紫外强度在 1 2 0～ 6 0 0 μW/ cm2之间和照射剂量在 1 0 6 μW· s/ cm2数量级下 ,两种驻极体的表面电势均保持在初始值的90 %以上 ;增大照射强度 ,或者在高湿度环境下照射 ,都将加快两种材料表面电势的衰减。 结论 :在临床紫外消毒强度和消毒剂量照射下 ,PTFE和 PP均表现出良好的电荷稳定性。

PTFE多孔膜和典型薄膜驻极体电荷贮存寿命的比较研究

利用等温表面电位衰减和开路热剌激放电电流谱的测量等方法 ,系统地研究了经单向拉伸而形成孔径为 1～5μm,孔度为 5 0 %的聚四氟乙烯多孔膜的空间电荷贮存稳定性。并与在同等实验条件下的高密度 PTFE、FEP、Aclar PCTFE和 Kapton PI这 4种典型驻极体材料的电荷贮存寿命进行了对比研究。结果显示 ,PTFE多孔膜较PTFE和 FEP等驻极体材料有更优异的负电荷贮存稳定性 ,其常温负电荷的电荷贮存寿命可达 10

AI^(3+),Ph^(2+)掺杂提高SIO_2驻极体正电荷贮存性能

运用熔凝工艺在非晶态ＳｉＯ２薄膜驻极体中掺入质量分数为０．２的Ａｌ２Ｏ３和质量分数为０．４的ＰｂＯ．高温恒栅压正电晕充电及等温电荷衰减等实验表明，经Ａｌ(３＋)和Ｐｂ(２＋)离子掺杂改性的ＳｉＯ２薄膜（ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＰｂＯ）具备较好的正极性驻极体性能，其正电荷储存稳定性在２１０ｄ后高于９５％;热激放电（ＴＳＤ）正电荷电流谱成为简明的负向放电曲线，峰值稳定于ｔ＝２９０℃附近;薄膜成形温度降低为８００℃左右，工艺得到简化．这表明有针对性的离子掺杂可以有效改善ＳｉＯ２薄膜体内的微观网络结构，从而提高其电荷注人与存储能力．

硼离子注入对硅基Si_3N_4薄膜驻极体性质的影响及力学性能的改善

利用硼离子Ｂ＋注入方法来改善Ｓｉ３Ｎ４薄膜的力学性质，并就Ｂ＋注入对Ｓｉ３Ｎ４薄膜驻极体性质的影响进行了较为系统的研究．实验结果表明，Ｂ＋注入能够有效地降低薄膜的内应力，而对薄膜的驻极体性质有不利的影响；用化学表面修正能够在一定程度上提高材料的抗恶劣环境能力。

PVDF/PTFE双层复合驻极体膜的制备及压电性

基于利用PTFE优异的电荷储存性能，诱导和稳定PVDFβ相的形成以提高复合材料的压电性的思想，采用旋涂工艺和电晕放电方法制备了PVDF/PTFE复合驻极体压电膜，借助压电系数和表面电位测量相结合的方法，研究了制备工艺对复合膜驻极体性能的影响，并结合XRD衍射分析，研究了结晶形态与压电性的关系．结果表明复合膜d33压电系数最高达75pC/N，明显优于PVDF单层膜，其原因与复合膜电荷存储能力的提高及复合膜PVDF微晶中β相含量的增加有关．

基片掺杂与热氧化SiO_2薄膜驻极体的电荷贮存特性

运用干－湿－干高温热氧化工艺，在4种不同掺杂类型的单晶硅基片上，制备成功非晶态SiO2薄膜驻极体。恒栅压电晕充电、等温表面电位衰减及热刺激放电（TSD）实验表明，不同类型基片的SiO2薄膜其电荷动态特性差异较大，基片的掺杂成份和掺杂浓度直接影响其上二氧化硅驻极体的性能，电荷储存稳定性随着掺杂浓度的增大而有所下降，TSD放电电流峰的形状与位置也会随着掺杂成份和浓度的变化而改变。分析表明，造成这一现象的原因在于：掺杂成份在热氧化时通过扩散从基片进入SiO2薄膜，改变了其内部微观网络结构，进而影响其电荷贮存特性。这一点为进一步探索SiO2薄膜驻极体的电荷贮存机制提供了有益的启示。

Si基多孔SiO_2薄膜的驻极体性能

通过控制制备工艺条件和充电参数，利用相应条件下样品的等温表面电位衰减，开路热刺激放电电流谱等，考察了利用溶胶－凝胶（ｓｏｌ－ｇｅｌ）方法制备的Ｓｉ基多孔ＳｉＯ２薄膜的驻极体性能，分析了各种工艺参数与薄膜驻极体性质之间的联系，同时利用Ｇａｕｓｓ拟合及初始上升法对薄膜驻极体的电有陷阱深度进行了估算．实验结果表明，反应物中水的含量对薄膜驻极体的陷阱分布具有调节作用；估算出负电晕充电ＳｉＯ２薄膜驻极体电荷的活化能为０．３ｅＶ和１．０ｅＶ；环境湿度对电荷储存稳定性有一定的影响，降低栅压可以提高ＳｉＯ２薄膜驻极体的电荷储存稳定性．

B^(3+),Zn^(2+)掺杂与SiO_2薄膜驻极体的改性

用粉体制备和高温熔凝工艺在ｎ＜１１１＞型单晶硅基片上制备了非晶态态ＳｉＯ２－ＺｎＯ－Ｂ２Ｏ３复合膜驻极体，实现对ＳｉＯ２薄膜驻极体的改性，恒栅压电晕充电、等温表面电位衰减及热刺激放电（ｔｈｅｒｍａｌｌｇ ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ， ＴＳＤ）实验表明， Ｂ~３＋、Ｚｎ~２＋的掺杂对 ＳｉＯ２薄膜驻极体的电荷动态特性有较大影响： ＴＳＤ放电电流峰稳定于 ｔ＝２３８℃处，峰位不随充电温度和充电电压变化；正、负 ＴＳＤ电流谱关于温度轴对称．用离子掺杂可以有效地改变ＳｉＯ２薄膜驻极体内的微观网络结构，影响其电荷贮存性能。

硅基多层无机驻极体薄膜中平均电荷重心和密度的确定

报道通过表面电位测量和 C- V分析来确定硅基多层无机驻极体薄膜中平均电荷重心及电荷密度的方法 .它包括两个非破坏性的测量 :首先 ,通过补偿法测量驻极体薄膜自由面的表面电位 ,然后在样品表面蒸镀金属电极 ,形成 MIS结构 ,进行电容电压 (C- V)测试 ,由此得到驻极体薄膜和硅界面的电位 .电荷重心和电荷密度可通过计算得出 .同时利用这一方法确定了硅基 Si3 N4/ Si O2 双层驻极体薄膜中的平均电荷重心 ,发现电荷重心强烈地依赖于电晕充电以后的老化温度 ,经过 40 0°C下老化 2 0 m in,常温正电晕充电驻极体的电荷重心已从近自由面迁移至Si3 N4和 Si O2 界面附近 .

SiO_2薄膜的微观结构与驻极体特性的相关性研究

SiO2驻极体具有优异的电荷储存能力,其具有器件制作工艺可与微机械加工技术兼容、适合集成化生产等优点,一直是微器件和传感器领域研究的热点。采用电晕充电和表面电位测试等技术研究了等离子增强化学气相沉积(PECVD)和电子束蒸发两种方法制备的SiO2薄膜的驻极体特性,发现PECVD方法制备的SiO2薄膜的驻极体性能明显优于电子束蒸发制备的SiO2薄膜。结合扫描探针显微镜、X射线衍射及激光拉曼光谱等技术对两种薄膜的结构分析表明,其性能差异与薄膜形貌和微观结构密切相关。PECVD方法制备的非晶SiO2薄膜由纳米级非晶颗粒组成,颗粒间存在大量无序度较高的界面,由此产生的"界面陷阱"是导致PECVD制备的SiO2薄膜具有更佳电荷存储稳定性的根本原因。

膜裂法驻极体纤维的实验研究

为提高纤维过滤器的净化性能,提高除尘效率降低阻力,增加容生量.研制驻极体纤维笔者形成稳定的驻极体薄膜,笔者就驻极体薄膜的形成及其表面电位的衰减进行了研究,采用电晕荷电法研制了具有稳定荷电的聚丙烯驻极体薄膜.研究表明,聚丙烯薄膜可以通过电晕荷电法形成稳定的驻极体薄膜,进而可采用膜裂法制造驻极体纤维.驻极体薄膜的表面电位与充电电压、温度、极间距离、充电时间有关,电晕充电法形成的薄膜驻极体的表面电位呈e指数衰减.

驻极体静电能量采集器的结构优化

设计了基于高弹驻极体膜的可变电容静电能量采集器,通过有限元仿真模型研究了器件结构参数对输出功率的影响。制备并表征了优化结构的器件,实验和数值计算结果吻合。通过调节驻极体膜的预拉伸状态和振子的质量能够改变结构刚度和谐振频率,进而影响能量采集器的输出功率。结果表明:由大小和面电荷密度分别为30 mm×10 mm和0.6 mC·m^-2的高弹氟化乙丙烯(FEP)驻极体膜、深度为4.0 mm的V型感应电极,以及质量为0.06 g振子构成的能量采集器,在1g(g为重力加速度)正弦加速度激励和20 Hz谐振频率下的输出功率高达870μW。

Si_3N_4和Si_3N_4/SiO_2驻极体薄膜的化学表面修正

采用补偿法对六甲基二硅胺烷 (hexamethyedisilane ,HMDS)和二氯二甲基硅烷 (dichlorodimethsiliane ,DCDMS)化学表面修正恒压电晕充电硅基氮化硅 (Si3N4)薄膜驻极体及氮化硅 /二氧化硅 (Si3N4/SiO2 )薄膜驻极体的电荷储存稳定性进行了比较性的研究 .实验结果表明 ,经过化学表面修正后 ,驻极体薄膜在高湿环境中的电荷储存稳定性显著提高 ;在低于 2 0 0℃时 ,HMDS和DCDMS化学表面修正的效果相当 ;DCDMS化学表面处理具有较高的耐热性 .

紫外线对两种聚四氟乙烯电荷储存稳定性的影响

利用在室温下的栅控恒压电晕充电后经不同强度紫外线辐照的表面电位测量,研究了紫外线对聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)多孔膜、聚四氟乙烯非多孔膜驻极体电荷储存稳定性的影响,探讨了两种聚四氟乙烯驻极体医疗产品使用紫外消毒方法的可行性。结果:(1)在常温条件下,紫外线辐照对两种聚四氟乙烯驻极体的电荷储存稳定性的影响不大;(2)聚四氟乙烯多孔膜驻极体的电荷储存能力随环境湿度的提高而略有下降;(3)聚四氟乙烯医用驻极体产品可采用紫外消毒法消毒。