在极端电场下改善双轴定向聚烯的电荷储存,通过极致紫外线辐射
Bangdou Huang1, Jiachuan Yu1, Jie Dong1
1Beijing International S&T Cooperation Base for Plasma Science and Energy Conversion, Institute of Electrical Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|February 1, 2024
概括
紫外线照射增强双轴定向聚烯 (BOPP) 电容膜,提高分解强度和减少损失. 这种环保方法通过修改聚合物链和减少空间电荷效应来提高功率电子的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 双轴定向聚烯 (BOPP) 对于电力电子中的薄膜电容器至关重要.
- 由于材料降解和能量损失,高电场会导致性能限制.
- 现有的改善BOPP的方法往往缺乏效率或环保性.
研究的目的:
- 开发一种高效,环保的方法来提高极端电场应用的BOPP性能.
- 调查紫外线照射对BOPP介电性质和分解强度的影响.
- 了解紫外线处理的BOPP性能改善的潜在机制.
主要方法:
- 采用了使用KrCl (222 nm) 和Xe2 (172 nm) 脱剂灯的一步,高通量紫外线照射过程.
- 在不同温度 (25°C和120°C) 下测量Weibull分解强度.
- 在现场使用激光诱导压力脉冲 (LIPP) 来分析500nm分辨率的空间充电深度配置文件.
主要成果:
- 紫外线照射显著提高了BOPP的韦布尔分解强度,在25°C (694~811 V/μm) 时提高了17%,在120°C (428~651 V/μm) 时提高了52%.
- 在经过处理的BOPP薄膜中观察到更高的放电能量密度和更少的导电损失.
- 紫外线处理有效地减少了空间电荷效应和电场扭曲,与改善的薄膜特性相关.
结论:
- 活跃的紫外线光子通过裂解聚合物链并创建含氧结构来修改BOPP,这些结构充当深陷,阻碍电荷迁移.
- 这种紫外线照射工艺提供了一种有希望的,可扩展的方法,用于为先进电容器生产定制的聚合物薄膜.
- 该方法与现有的聚合物基电容器工业装配线兼容.
