PI/Al 2 O 3 三层纳米复合薄膜层间界面结构与性能研究
发布时间：2023-05-28 11:00
聚酰亚胺因其优异的力、热和电等综合性能被广泛应用于微电子、电气绝缘及航空航天等领域。随着电力电子技术和高速铁路的飞速发展,脉宽调制技术广泛应用于高速动车组的变频调速牵引电机中。由于高频脉冲电压所带来的电晕放电及空间电荷效应经常引起绝缘材料的过早老化,传统单层聚酰亚胺薄膜已无法满足变频电机的绝缘要求,因此对变频电机用聚酰亚胺薄膜进行结构改性和功能化已经成为近年来的研究热点。本文通过逐层流延铺膜及热亚胺化法制备了PI/Al2O3单层复合薄膜和具有“三明治”结构的PI/Al2O3三层复合薄膜。与传统的单层聚酰亚胺复合薄膜相比,通过引入掺杂层与纯膜层之间的层间界面结构进一步提高了复合薄膜的性能。首先研究了纳米Al2O3颗粒对PI/Al2O3复合薄膜化学结构以及微观形貌的影响。透射电镜分析表明,PI/Al2O3三层复合薄膜具有完整的三层结构,并且层间界面非常清晰,无裂纹、孔隙等缺...
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 聚酰亚胺材料概述
1.3 聚酰亚胺基纳米复合薄膜研究进展
1.4 纳米电介质材料空间电荷研究进展
1.4.1 电声脉冲法研究纳米电介质空间电荷特性
1.4.2 热激电流法研究纳米电介质空间电荷特性
1.4.3 光激电流法研究纳米电介质空间电荷特性
1.5 电介质材料界面结构研究进展
1.5.1 纳米电介质界面模型
1.5.2 多层电介质材料层间界面研究进展
1.6 聚酰亚胺基纳米电介质耐电晕机理研究
1.7 课题来源及主要研究内容
1.7.1 课题来源
1.7.2 主要研究内容
第2章 PI/Al2O3复合薄膜的制备及表征
2.1 实验原料及主要仪器设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 主要仪器与设备
2.2 纯PI膜及PI/Al2O3单层复合薄膜的制备
2.2.1 纯PI薄膜的制备
2.2.2 PI/Al2O3单层复合薄膜的制备
2.3 PI/Al2O3三层复合薄膜的制备
2.4 PI/Al2O3复合薄膜结构表征与性能测试
2.4.1 红外光谱表征
2.4.2 X射线衍射表征
2.4.3 透射电子显微镜表征
2.4.4 扫描电子显微镜表征
2.4.5 力学性能测试
2.4.6 热学性能测试
2.4.7 介电性能测试
2.4.8 击穿场强测试
2.4.9 耐电晕性能测试
2.4.10 空间电荷特性测试
2.4.11 热激电流特性测试
2.4.12 光激电流特性测试
2.5 本章小结
第3章 PI/Al2O3单层复合薄膜结构表征及性能分析
3.1 PI/Al2O3单层复合薄膜的化学及微结构表征
3.1.1 单层复合薄膜红外光谱表征
3.1.2 单层复合薄膜X射线衍射表征
3.1.3 单层复合薄膜微观形貌特征
3.2 PI/Al2O3单层复合薄膜性能分析
3.2.1 单层复合薄膜力学性能分析
3.2.2 单层复合薄膜热学性能分析
3.2.3 单层复合薄膜介电谱分析
3.2.4 单层复合薄膜击穿场强分析
3.2.5 单层复合薄膜耐电晕时间分析
3.3 本章小结
第4章 PI/Al2O3三层复合薄膜的结构表征及力、热性能分析
4.1 PI/Al2O3三层复合薄膜的化学及微观结构表征
4.1.1 三层复合薄膜红外光谱表征
4.1.2 三层复合薄膜X射线衍射表征
4.1.3 三层复合薄膜微观形貌特征
4.2 PI/Al2O3三层复合薄膜力、热性能分析
4.2.1 三层复合薄膜力学性能分析
4.2.2 三层复合薄膜热学性能分析
4.3 本章小结
第5章 PI/Al2O3三层复合薄膜层间界面结构与其电学性能研究
5.1 单、三层PI/Al2O3复合薄膜空间电荷特性对比研究
5.1.1 PI/Al2O3复合薄膜加压时空间电荷特性
5.1.2 PI/Al2O3复合薄膜短路时空间电荷特性
5.1.3 不同场强对PI/Al2O3薄膜空间电荷特性的影响
5.2 PI/Al2O3复合薄膜陷阱特性研究
5.2.1 PI/Al2O3复合薄膜热激电流分析
5.2.2 PI/Al2O3复合薄膜光激电流分析
5.3 PI/Al2O3三层复合薄膜介电谱分析
5.4 PI/Al2O3三层复合薄膜击穿场强分析
5.5 PI/Al2O3三层复合薄膜耐电晕性能分析
5.5.1 三层复合薄膜耐电晕时间分析
5.5.2 PI/Al2O3复合薄膜电晕老化前后表面形貌变化
5.5.3 PI/Al2O3三层复合薄膜电晕击穿孔形貌特点
5.6 本章小结
结论
本文的创新点
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3824459
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 聚酰亚胺材料概述
1.3 聚酰亚胺基纳米复合薄膜研究进展
1.4 纳米电介质材料空间电荷研究进展
1.4.1 电声脉冲法研究纳米电介质空间电荷特性
1.4.2 热激电流法研究纳米电介质空间电荷特性
1.4.3 光激电流法研究纳米电介质空间电荷特性
1.5 电介质材料界面结构研究进展
1.5.1 纳米电介质界面模型
1.5.2 多层电介质材料层间界面研究进展
1.6 聚酰亚胺基纳米电介质耐电晕机理研究
1.7 课题来源及主要研究内容
1.7.1 课题来源
1.7.2 主要研究内容
第2章 PI/Al2O3复合薄膜的制备及表征
2.1 实验原料及主要仪器设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 主要仪器与设备
2.2 纯PI膜及PI/Al2O3单层复合薄膜的制备
2.2.1 纯PI薄膜的制备
2.2.2 PI/Al2O3单层复合薄膜的制备
2.3 PI/Al2O3三层复合薄膜的制备
2.4 PI/Al2O3复合薄膜结构表征与性能测试
2.4.1 红外光谱表征
2.4.2 X射线衍射表征
2.4.3 透射电子显微镜表征
2.4.4 扫描电子显微镜表征
2.4.5 力学性能测试
2.4.6 热学性能测试
2.4.7 介电性能测试
2.4.8 击穿场强测试
2.4.9 耐电晕性能测试
2.4.10 空间电荷特性测试
2.4.11 热激电流特性测试
2.4.12 光激电流特性测试
2.5 本章小结
第3章 PI/Al2O3单层复合薄膜结构表征及性能分析
3.1 PI/Al2O3单层复合薄膜的化学及微结构表征
3.1.1 单层复合薄膜红外光谱表征
3.1.2 单层复合薄膜X射线衍射表征
3.1.3 单层复合薄膜微观形貌特征
3.2 PI/Al2O3单层复合薄膜性能分析
3.2.1 单层复合薄膜力学性能分析
3.2.2 单层复合薄膜热学性能分析
3.2.3 单层复合薄膜介电谱分析
3.2.4 单层复合薄膜击穿场强分析
3.2.5 单层复合薄膜耐电晕时间分析
3.3 本章小结
第4章 PI/Al2O3三层复合薄膜的结构表征及力、热性能分析
4.1 PI/Al2O3三层复合薄膜的化学及微观结构表征
4.1.1 三层复合薄膜红外光谱表征
4.1.2 三层复合薄膜X射线衍射表征
4.1.3 三层复合薄膜微观形貌特征
4.2 PI/Al2O3三层复合薄膜力、热性能分析
4.2.1 三层复合薄膜力学性能分析
4.2.2 三层复合薄膜热学性能分析
4.3 本章小结
第5章 PI/Al2O3三层复合薄膜层间界面结构与其电学性能研究
5.1 单、三层PI/Al2O3复合薄膜空间电荷特性对比研究
5.1.1 PI/Al2O3复合薄膜加压时空间电荷特性
5.1.2 PI/Al2O3复合薄膜短路时空间电荷特性
5.1.3 不同场强对PI/Al2O3薄膜空间电荷特性的影响
5.2 PI/Al2O3复合薄膜陷阱特性研究
5.2.1 PI/Al2O3复合薄膜热激电流分析
5.2.2 PI/Al2O3复合薄膜光激电流分析
5.3 PI/Al2O3三层复合薄膜介电谱分析
5.4 PI/Al2O3三层复合薄膜击穿场强分析
5.5 PI/Al2O3三层复合薄膜耐电晕性能分析
5.5.1 三层复合薄膜耐电晕时间分析
5.5.2 PI/Al2O3复合薄膜电晕老化前后表面形貌变化
5.5.3 PI/Al2O3三层复合薄膜电晕击穿孔形貌特点
5.6 本章小结
结论
本文的创新点
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3824459
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