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    駐極母粒有機的好還是無機的好?

    2021.01.02駐極母粒

    1 無機駐極體材料

    二氧化硅是 外研究比較多的無機駐極體材料,特別是它經過化學表面處理,可以制備高穩定性駐極體。鈦酸鋇(BaTiO3)、鋯鈦酸鉛(PZT)、氧化鋅(ZnO)、氧化鉭(Ta2O5)、氧化鋁(A12O3 )和氧化鈦(TiO2 )等氧化物,以及氮化硅(Si3N4 )等都是已研究的無機駐極體材料。黃志強等通過離子摻雜對二氧化硅進行改性,以提高其正電荷駐極性能和儲存穩定性,從而獲取所期望的正駐極體材料。他運用溶凝工藝在非晶態SiO2 薄膜駐極體中摻入質量分數為0.2的A12O3和質量分數為0.4的PbO。高溫恒柵壓正電暈充電及等溫電荷衰減等實驗表明,經Al3+和Pb2+離子摻雜改性的SiO2 薄膜具備較好的正極性駐極體性能,其正電荷儲存穩定性在210 d 后高于95%。另外還可用B3+、Zn2+摻雜對SiO2 薄膜駐極體改性。

    天然礦物中,也有具有極性的材料,而其中電氣石是極性自發電極性強的,其極化矢量不會受到外部電場的影響。1993年日本學者中村輝太郎發表了一篇《關于電氣石性能》的報告,許多學者對此產生興趣,并且研制出了電氣石駐極體纖維。Takahashi等將電氣石細微粉末加入到合成纖維中,并將這種纖維制成非織造布,然后將其用于空氣過濾材料。研究表明,加入電氣石后,過濾材料不僅提高了對灰塵的過濾效率,而且能夠殺菌和凈化空氣。

    2 有機駐極體材料

    以氟碳聚合物為代表的高絕緣性氟聚合物,如聚四氟乙烯(PTFE )、氟化乙丙烯共聚物(PFA)、聚全氟乙丙烯(Teflon-FEP)、可溶性聚乙烯(PFA) 、聚偏氟乙烯(PVDF)等都是性能優良的有機駐極體材料。 外這方面駐極體文獻報道很多,Reinhard等探討了聚四氟乙烯納米材料比常規聚四氟乙烯高的壓電性能和電荷存儲能力,在300時仍保持較好的電荷穩定性。夏鐘福等利用在室溫和高溫下的柵控恒壓電暈充電,探討了聚四氟乙烯多孔膜形成的正、負極性兩類駐極體都表現出的電荷儲存穩定性。聚丙烯是一種典型的非極性、疏水性高聚物,并且它的電阻率高,也是一種性能較好的駐極體材料,通常用作駐極體過濾材料。G. M. Sessler等分析了充電后的多孔聚丙烯膜所具有的很好的壓電性和電荷存儲能力。趙惠娟等用低溫等離子體對聚丙烯薄膜進行表面處理來提高聚丙烯薄膜的駐極體性能。Bozena等研究了高壓電暈放電駐極體丙綸織物的性能,研究表明:細而柔軟卷曲的纖維以及面密度較大的織物具有很好的駐極效果,其過濾效率和抗濕性能較好。 但有機駐極體材料電荷儲存性能比無機駐極體材料差,特別是在溫度較高或潮濕的環境下電荷很容易衰減, 影響產品的使用壽命。為了提高有機駐極體材料電荷存儲能力,許多學者將礦物駐極體與有機材料復合。例如聚偏氟乙烯和陶瓷鈦酸鋇或鋯鈦酸鉛的復合(PVDF /BaTiO3 ,PVDF /PZT)、PVDF和壓電橡膠的復合, 都已有研究成果和開發應用。


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