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驻极母粒有机的好还是无机的好?

2021.01.02驻极母粒

1 无机驻极体材料

二氧化硅是 外研究比较多的无机驻极体材料,特别是它经过化学表面处理,可以制备高稳定性驻极体。钛酸钡(BaTiO3)、锆钛酸铅(PZT)、氧化锌(ZnO)、氧化钽(Ta2O5)、氧化铝(A12O3 )和氧化钛(TiO2 )等氧化物,以及氮化硅(Si3N4 )等都是已研究的无机驻极体材料。黄志强等通过离子掺杂对二氧化硅进行改性,以提高其正电荷驻极性能和储存稳定性,从而获取所期望的正驻极体材料。他运用溶凝工艺在非晶态SiO2 薄膜驻极体中掺入质量分数为0.2的A12O3和质量分数为0.4的PbO。高温恒栅压正电晕充电及等温电荷衰减等实验表明,经Al3+和Pb2+离子掺杂改性的SiO2 薄膜具备较好的正极性驻极体性能,其正电荷储存稳定性在210 d 后高于95%。另外还可用B3+、Zn2+掺杂对SiO2 薄膜驻极体改性。

天然矿物中,也有具有极性的材料,而其中电气石是极性自发电极性强的,其极化矢量不会受到外部电场的影响。1993年日本学者中村辉太郎发表了一篇《关于电气石性能》的报告,许多学者对此产生兴趣,并且研制出了电气石驻极体纤维。Takahashi等将电气石细微粉末加入到合成纤维中,并将这种纤维制成非织造布,然后将其用于空气过滤材料。研究表明,加入电气石后,过滤材料不仅提高了对灰尘的过滤效率,而且能够杀菌和净化空气。

2 有机驻极体材料

以氟碳聚合物为代表的高绝缘性氟聚合物,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)等都是性能优良的有机驻极体材料。 外这方面驻极体文献报道很多,Reinhard等探讨了聚四氟乙烯纳米材料比常规聚四氟乙烯高的压电性能和电荷存储能力,在300时仍保持较好的电荷稳定性。夏钟福等利用在室温和高温下的栅控恒压电晕充电,探讨了聚四氟乙烯多孔膜形成的正、负极性两类驻极体都表现出的电荷储存稳定性。聚丙烯是一种典型的非极性、疏水性高聚物,并且它的电阻率高,也是一种性能较好的驻极体材料,通常用作驻极体过滤材料。G. M. Sessler等分析了充电后的多孔聚丙烯膜所具有的很好的压电性和电荷存储能力。赵惠娟等用低温等离子体对聚丙烯薄膜进行表面处理来提高聚丙烯薄膜的驻极体性能。Bozena等研究了高压电晕放电驻极体丙纶织物的性能,研究表明:细而柔软卷曲的纤维以及面密度较大的织物具有很好的驻极效果,其过滤效率和抗湿性能较好。 但有机驻极体材料电荷储存性能比无机驻极体材料差,特别是在温度较高或潮湿的环境下电荷很容易衰减, 影响产品的使用寿命。为了提高有机驻极体材料电荷存储能力,许多学者将矿物驻极体与有机材料复合。例如聚偏氟乙烯和陶瓷钛酸钡或锆钛酸铅的复合(PVDF /BaTiO3 ,PVDF /PZT)、PVDF和压电橡胶的复合, 都已有研究成果和开发应用。


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