为了制备高击穿电压薄膜,对高击穿电压材料有许多要求,[5,12]例如,介电常数要尽可能大,介电材料在硅衬底上必须是热力学稳定的。[6,8,13]目前对击穿强度的研究工作都是在PECVD/LPCVD上进行的,[10,14]但本实验采用ICP-CVD模型制备氮化硅薄膜,可以提供更多的能量,促进反应气体的分解,制备出击穿强度更大的薄膜。氮化硅薄膜中的氢含量对薄膜的击穿强度影响很大。[15]在薄膜的成分中,Si-H键在薄膜的组成中起着基础性的作用,随着薄膜中氢含量的变化,薄膜的电学性质将发生变化。 [6,16,17]当薄膜中氢含量较高时,硅的悬挂键会被H填充,会增加薄膜的稳定性,提高击穿强度。[18]但关于H含量与薄膜击穿电压的关系,在ICP-CVD机上进行的实验很少,结论也不完善,因此本实验采用ICP-CVD机进行薄膜沉积。[19,20]
本综述重点介绍了聚烯烃在高压直流 (HVDC) 电缆和电容器中的应用。首先简要介绍 HVDC 电缆和电容器的最新发展和当前用途,然后介绍电绝缘和电容器功能的基础知识。介绍了确定介电性能的方法,包括电荷传输、空间电荷、电阻率、介电损耗和击穿强度。介绍了聚乙烯和全同立构聚丙烯的半结晶结构,并讨论了其与介电性能的关系。本综述的很大一部分致力于描述聚烯烃电或介电性能的建模和预测的最新进展,同时考虑了原子和连续方法。此外,还介绍了材料纯度和纳米颗粒存在的影响,并以这些材料的可持续性方面结束综述。总之,有效利用建模与实验工作相结合是理解和设计下一代高压输电电绝缘材料的重要途径。
摘要:据报道陶瓷电介质具有用于应用的优质储能性能,例如电动车辆中的电力电子设备。在〜4.55 j cm -3的可回收能量密度(W REC)中,在〜520 kV cm -1的情况下,在无铅松弛剂BATIO 3-0.06BI 2/3(mg 1/3 NB 2/3)中实现了η〜90%。这些陶瓷可以与AG/PD共同使用,这构成了它们在制造商业多层陶瓷电容器中潜在使用的重要一步。与化学计量学BI(Mg 2/3 NB 1/3) - O 3掺杂的Batio 3(BT),A-SITE降低BI 2/3(mg 1/3 NB 2/3)O 3降低了BT的电气异质性。块状电导率仅通过1个数量级从晶界处差异,这与较小的体积的导电核心较小,这是由于A-Site Sublattice中掺杂剂的差异增加而导致的,从而在电气文件下导致较高的击穿强度。可以采用此策略来开发具有改进的储能性能的新介质。关键字:储能,电容器,无铅,Batio 3,电介质,陶瓷
高温柔性聚合物电介质对于高密度能量存储和转换至关重要。同时拥有高带隙、介电常数和玻璃化转变温度的需求对新型电介质聚合物的设计提出了巨大的挑战。在这里,通过改变悬挂在双环主链聚合物上的芳香侧链的卤素取代基,获得了一类具有可调热稳定性的高温烯烃,所有烯烃均具有不折不扣的大带隙。聚氧杂环丙烷酰亚胺 (PONB) 对位或邻位侧链基团的卤素取代使其具有可调的高玻璃化转变温度(220 至 245°C),同时具有 625–800 MV/m 的高击穿强度。p-POClNB 在 200°C 时实现了 7.1 J/cc 的高能量密度,代表了均聚物中报告的最高能量密度。使用分子动力学模拟和超快红外光谱来探测与介电热性能相关的自由体积元素分布和链松弛。随着对位侧链基团从氟变为溴,自由体积元素增加;然而,由于空间位阻,当处于邻位时,相同侧链的自由体积元素较小。在介电常数和带隙保持稳定的情况下,正确设计 PONB 的侧链基团可提高其高密度电气化的热稳定性。
近年来,新能源的广泛使用使得电力设备必须在高电压、大功率、高温等恶劣环境下工作[1,2]。因此,电介质材料作为电力设备必不可少的组成部分,受到了更多的关注。电力设备中使用的固体电介质可分为聚合物电介质和无机电介质。无机电介质具有较高的温度稳定性,但也存在击穿强度(E b )低、柔韧性差的缺点,给大规模制备带来了不可忽视的困难。与无机电介质不同,聚合物电介质具有重量轻、柔韧性好、易于加工等优点[3]。同时,优异的介电性能(高E b 、低介电损耗[tanδ])使其在电力设备中得到广泛的应用。随着电子和电力系统的不断小型化和功率输出的增加,许多领域都要求聚合物电介质在恶劣环境下可靠工作。例如,火箭和航天飞机壳体附近的控制和传感电子设备需要高温电介质材料在250 ∘ C 以上工作。在地下油气勘探中,工作温度超过 200 ∘ C [4]。不幸的是,传统聚合物电介质热稳定性差,严重威胁电力设备的可靠运行,并显著缩短其生命周期。因此,在高温应用中使用二次冷却设备来降低工作温度。然而,考虑到地下勘探和空间站等大型设施所经历的极端温度,二次冷却很难实现。因此,一个更具吸引力的策略是开发能够在高温下长期工作的耐高温聚合物电介质。这种策略可以提高系统可靠性,降低成本,并消除对大型冷却系统的需求以及远程放置电子设备所需的接线和互连 [5,6]。
《纳米材料和生物结构文摘》第 17 卷,第 4 期,2022 年 10 月 -12 月,第 134 页。 1431-1440 增强 BaZr 1-x Ti x O 3 无铅陶瓷的介电和储能性能 A. Ahmad a 、S. Uddin b,c 、MF Nasir a 、G. Dad c 、A. Zaman a,* 、V. Tirth d,ea 物理系,里法国际大学,伊斯兰堡 44000,巴基斯坦 b 物理系,政府学院海亚塔巴德,白沙瓦 25000,巴基斯坦 c 物理系,库尔塔巴科学与信息技术大学,白沙瓦 25000,巴基斯坦 d 机械工程系,工程学院,哈立德国王大学,阿卜哈 61421,阿西尔,沙特阿拉伯王国 e 先进材料科学研究中心(RCAMS),哈立德国王大学古拉格,阿卜哈 61413,阿西尔,邮政信箱号 9004,沙特阿拉伯王国 铁电 BaZr 1-x Ti x O 3 (0 ≤ x ≤ 8) 陶瓷组合物采用固相反应法合成。该材料在空气中以 1250 °C 煅烧。在这项工作中,我们研究了室温下 BaZr 1-x Ti x O 3 的铁电、储能和微波介电性能。XRD 谱表明 BaZr 1-x Ti x O 3 组合物具有钙钛矿结构,空间群为 Pm-3m。SEM 形貌表明晶界数量的增加导致极化增加。通过改变电场(范围)和陶瓷材料的成分,从 (PE) 环路计算出储能性能。已经观察到相对介电常数随温度的增加而增加。据报道,存储能量密度 (W rec ) 为 0.043 J/cm 3 ,而效率 (ɳ) 在室温下为 57%,在含量 (x=0.06) 下为 40 kv/cm。钛酸钡锆 (BZT) 将成为储能装置的绝佳候选材料。 (2022 年 9 月 15 日收到;2022 年 12 月 9 日接受) 关键词:BaZr 1-x Ti x O 3 钙钛矿、固态路线、铁电、储能、无铅 1. 简介如今,任何人都面临着任何类型能源的危机,他们对能源资源的需求日益增加。在未来三十年,这些需求在世界范围内应该翻一番 [1]。由于大量使用,自然资源煤炭、石油和天然气将几乎耗尽。这还会造成污染、温室效应、气溶胶、酸雨和全球变暖 [2, 3]?需要寻找可再生能源,并储存这些可再生能源,这是一个问题[4]这些可再生能源本质上都是电能,因此需要储存它[5]在过去的几十年里,双极电容器以及高能量存储密度是目前可用的储能设备中最好的选择,即电池、双极电容器、燃料电池和超级电容器[6-8]。电介质具有高能量存储(ES)材料,因为它们具有相对较大的可释放能量密度(W rec)、高效率(η),以及适当的电场击穿强度(BDS)[9]。介电电容器的能量密度可以通过方程曲线下的面积计算,Wrec = ∫ 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 𝑝𝑝 𝑟𝑟 𝑝𝑝 𝑖𝑖 (1)