三氧化钨与高聚物复合功能材料制备及电学性质

《三氧化钨与高聚物复合功能材料制备及电学性质》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要本文根据复合功能材料的设计原则，选择超高分子量聚乙烯为基体，分别选择三氧化钨的微米和纳米两种尺寸的颗粒作为功能体。设计并制备了微米三氧化钨一超高分子量聚乙烯复合样品和纳米三氧化钨一超高分子量聚乙烯复合样品。首先，摸索样品的制备工艺。在确定样品制备工艺之后，在多个烧结温度下制备出多个组分配比的样品。然后对每组样品分别进行了伏安曲线，阻抗谱和介电谱的测量。并根据伏安曲线测量数据计算了主要样品的非线性系数。微米三氧化钨颗粒一超高分子量聚乙烯复合样品的非线性系数较好，远高于纳米

2、三氧化钨一超高分子量聚乙烯复合样品。在两个系列的复合样品中，三氧化钨颗粒含量高的样品非线性系数较高，并且250℃烧结的样品的非线性系数高于其他温度烧结的样品，最高可达98。当有机物含量高于80％时，样品变成绝缘体。对典型的样品做了微观形貌和相结构分析，并将非线性较好的与非线性不好的样品以及微米颗粒功能体的与纳米颗粒功能体的复合样品做了分析对比。特别对于非线性较好的微米三氧化钨一超高分子量聚乙烯复合样品，本文仿照常用压敏电阻的研究方法，计算了势垒，并且比较了势垒与非线性系数变化趋势，结果表明势垒变化趋势与非线性

3、系数一致。压敏电阻的伏安特性的非线性转变对应着势垒，但是势垒产生的动力学因素却不一定相同。在对ZnO压敏电阻非线性的研究中，被广为接受的是晶界缺陷势垒理论。但是这对解释本文中样品的非线性并不是特别符合。结合相结构，微观形貌和电学性能的测试结果，经分析认为样品的非线性与外加电场导致的高电阻晶相向低电阻晶相的转变密切相关。非线性较好的一组典型样品在加偏压与未加偏压下的两组阻抗谱表明：其晶界电阻并没有明显变化，这一点也不太符合常用来解释其他压敏电阻非线性产生原因的晶界缺陷势垒说。同样的理由，文中认为纳米三氧化钨一超

4、高分子量聚乙烯复合样品非线性系数不高并且电阻较低是因为其相结构以低电阻的单斜相为主。关键词：功能复合材料，非线性伏安特性，三氧化钨，超高分子量聚乙烯西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页AbstractInthiSthesis，W03-UltraHighM01ecularWeightPolyethylene(UHMWPE)compositehasbeendesignedaccordingtoprinciplesofdesigningthefunctionalcompoundmaterials．Andthesa

5、mplesofthiskindmaterialhavebeenpreparedwithUHMWPEassubstrate，andrespectivelywithnanometersizegrainandmicrometersizegrainofW03asfunctionalparticle．Firstly，theprocessesofpreparingsampleshavebeenchosen：andthesampleshavebeenprepared．Thefragilesamplesandtheinsul

6、atedsampleshavebeenrejecting：theothersarekeepingforthefollowingexperiments．Secondly，Voltage—Currentcharacteristics，ImpedanceSpectrumandDielectricSpectrumofthesecollectedsampleshavebeenmeasured．ScanningElectronMicroscopy(SEM)andX-RayAnalysishavebeenmadeonthe

7、typicalsamples．Thedifferencesbetweenthesamplespossessinghighnonlinearcoefficientandpossessinglowone，aswellasthedifferencesbetweenthesamplesof(nanometersizegrainofW03)-UHMWPEcompositeand(micrometersizegrainofW03)一UI删PEcompositehavebeendiscussed．Thirdly，poten

8、tialbarriervalueofthesamplespossessinghighnonlinearcoeffiCienthasbeencalculated，whichhasthesamechangetrendasthatofnonlinearcoefficient．PotentialBarrieriSaphysicalquantitywhichexistswidelyinvaristor：but