纳米SiO2分散性对SiO2/LDPE纳米复合材料直流介电性能的影响

SiO2/低密度聚乙烯（LDPE）复合材料的发展与纳米SiO2在LDPE基体中的分散密切相关。为了研究室温下拉伸处理对纳米SiO2颗粒在LDPE基体中分散的机理，选择了粒径为7nm的疏水性纳米二氧化硅（SiO2）和LDPE的熔融共混制备了纳米SiO2颗粒。将制备好的材料进行三次拉伸处理。通过扫描电子显微镜（SEM）和差示扫描量热仪（DSC）对纳米颗粒的分散性和复合材料的结晶度进行了表征。采用热激电流法（TSC）对复合材料的陷阱能级和陷阱密度进行了测试和分析。通过测试纳米复合材料的空间电荷、电导电流和直流击穿强度，研究了拉伸对纳米粒子分散性的影响以及拉伸引起的直流击穿的变化。结果表明，室温拉伸有助于纳米颗粒的分散，并将纳米SiO2颗粒的团聚尺寸从约200nm减小到约100nm。然而，拉伸会破坏LDPE的晶体结构，降低其性能。通过掺杂纳米SiO2和引入深阱能级可以改善LDPE的直流性能。拉伸后，SiO2/Eiffel塔的空间电荷积累受到抑制，导电电流机制发生改变。通过对电导电流数据的拟合，发现拉张后SiO2/LDPE的电导主要是离子跳跃电导，其跳跃距离约为1.98nm。SiO2/LDPE比LDPE直流击穿强度高出约43%。室温拉伸处理后SiO2/Eiffel塔击穿强度降低的主要原因是拉伸过程导致的Eiffel塔基体结构缺陷。