《聚合物固體介質空間電荷和陷阱能態密度測試儀器研製》是依託上海交通大學，由尹毅擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：聚合物固體介質空間電荷和陷阱能態密度測試儀器研製
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：尹毅
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空間電荷是影響聚合物固體介質的套用以及特異功能開發的重要參數，同時它與介質內部的陷阱能級密度分布密切相關，從空間電荷分布可以分析介質的電場分布，而從陷阱能級分布可以分析空間電荷的形成機制。目前空間電荷和陷阱能級密度都是獨立測量的，由於樣品個體的差異性，將影響對聚合物固體介質中空間電荷建立過程的物理機理的準確分析。因此空間電荷和陷阱能級密度是反映介質電荷輸運特性的兩個相輔相成的參數。通過空間電荷和熱刺激電流譜的聯合測試，可以研究聚合物固體介質中的各種缺陷的能態分布，分析局部電場以及各種鬆弛極化機理。項目提出將電聲脈衝法和熱刺激電流法結合於一套測試系統中，研究兩種測試技術各自特點以及聯合裝置的特殊要求。通過聯合測試裝置，不僅能夠測量空間電荷和陷阱能級密度分布，還可以獲取形成空間電荷的各種陷阱機理，為介質性能表征、新材料的開發以及介質物理理論提供重要支撐。
結題摘要
空間電荷是影響聚合物固體介質的套用與開發的重要參數，同時它與介質內部的陷阱能級密度分布密切相關。從空間電荷分布可以分析固體介質的電場分布，而從陷阱能級分布可以分析空間電荷的形成機制。對於同一材料製成的試樣進行空間電荷與陷阱能態密度分布的聯合測量具有重要的理論與工程套用意義。 本課題成功研製了聚合物固體介質的空間電荷與陷阱能態密度測試儀器。該儀器將電聲脈衝法和熱刺激電流法相結合，能夠對同一試樣進行空間電荷分布與陷阱能態密度分布的聯合測量。首先，儀器採用特製的“四電極”結構，解決空間電荷測量與電流測量的相互干擾問題。其次，項目研發出基於高壓固體開關的高重複頻率納秒脈衝源，為快速測量空間電荷提供激勵源。再次，儀器使用液氮和電加熱協調控溫方式，結合適當的控溫參數，能夠控制試樣按照給定參數線性升溫。最後，儀器使用自主研發的微電流測量模組的測量精度可以達到皮安級。 於此同時，項目也取得了相關的理論研究成果。通過對不同溫度下聲波振動信號在試樣中的傳遞特性研究，成功對變溫狀態下的空間電荷信號進行恢復，並自主開發了相關的恢復軟體。另外，提出基於非負線性最小二乘疊代算法解決熱刺激電流分析中的分峰問題，並開發出對應的分析軟體。 最後，利用研製的聚合物固體介質空間電荷和陷阱能態密度測試儀器，進行了四個方面的初步套用：對極高場強下交聯聚乙烯材料中的空間電荷包現象進行了研究，將傳導電流從外電流中分離開來，證實了負微分遷移率是產生空間電荷包遷移的原因；對聚乙烯材料在低溫下的空間電荷特性進行了研究，通過與常溫以及高於室溫情況下材料內部的空間電荷特性比較研究獲得若干結論；進行基於偏壓熱刺激電流的陷阱性質辨識實驗；對交聯聚乙烯材料進行了空間電荷與熱刺激電流的聯合測量，分析了熱刺激電流和空間電荷的相關性，為聚合物固體介質的電荷輸運特性研究提供了有力的支持。
