18 / 2021-05-23 21:04:51

聚丙烯0D氧化铝纳米复合电介质电场和静电能量分布特性仿真研究

纳米复合电介质由于其各项优异的性能被广泛应用于电介质电容器领域。纳米填料与聚合物基体介电特性的巨大差异，在接触界面处会形成界面极化电荷、造成界面处的电场以及静电能量分布畸变，进而影响载流子输运、电介质的电气性能。本文采用蒙特卡洛法构建了含聚丙烯和0D氧化铝纳米填料的二维纳米复合电介质结构模型，快速求解了结构模型中离散化的泊松方程，计算了复合材料的电场、静电能量和极化强度分布。仿真结果表明，纳米复合电介质内部最大电场与最大静电能量总出现在聚丙烯基体靠近纳米填料处。调节纳米填料的含量或粒径，电介质内部电场与静电能量畸变程度会改变、击穿强度与储能密度也会变化。本文探究了不同纳米填料含量和粒径与纳米复合电介质的电场和静电能量分布之间的关系，揭示了畸变电场通过影响纳米复合电介质击穿强度改变其储能性能的作用机理。通过仿真计算纳米复合电介质电场和静电能量分布，从电场的角度研究其内部载流子输运行为变化，对提升电容器储能性能具有重要意义。