复合材料击穿强度性能实验的研究

复合材料的击穿强度随填料的增加而减小。这是由于无机填料和聚合物基体间电性能的差异，在界面附近会发生电场畸变，使得电场应力在局部集中，从而引发击穿。电介质的最大储能密度通过以下公式运算:

其中C为复合材料的介电常数，E是复合材料的击穿强度，所以复合材料的击穿越大，材料的储能效果越好。

图2.20所示，为复合材料击穿特性图，从图中可以看到随着填料的增加，复合材料的击穿性能不断下降，表现好的为体积分数为2.5%CCTO纳米颗粒，当体积分数为7.5%时，CCTO纳米线的击穿强度要高出CCTO纳米颗粒很多，CCTO纳米颗粒在这个时候发生了突降，而CCTO纳米线的击穿特性更加稳定，这很大程度和材料的结构有关，球状CCTO更容易发生团聚，当填料增高时，团聚现象突增，表面缺陷增多，电荷聚集明显，容易发生击穿，也容易出现介电性能的突变。

    对复合材料进行D-E曲线测试，得到其介电储能密度，D-E曲线如图2.21所示。通过对比可以发现，氧化铝包覆的复合材料在击穿电压上有所提高，未包覆氧化铝的复合材料击穿仅仅可以达到240MV/m，这主要与钦酸铜钙材料本身特性

有关，高介电损耗和与基体巨大的介电差异导致击穿很低，将表面包覆氧化铝后，可以提高材料的击穿强度。

    将图2.21进行积分处理，得到复合材料的放电储能密度和储能效率，如图2.22所示，储能密度随着填料的增加而增加，且钦酸铜钙纳米线复合材料的储能密度略高于添加纳米颗粒的复合材料的储能密度，当体积分数为5%时，添加钦酸铜钙

纳米线的复合材料储能密度可以达到1.67J/c耐，此时添加钦酸铜钙纳米颗粒复合材料的储能密度为1.28 J/c耐，提升了30%。可以得出钦酸铜钙纳米线有着更好的储能密度。从储能效率我们也可以看到，虽然随着填料的增加，储能效率均有所下降，但是钦酸铜钙纳米线复合材料有着更高的储能效率。因此在储能密度和储能效率上，钦酸铜钙纳米线也表现出比钦酸铜钙纳米颗粒更加优异的性能。

关键词：击穿强度实验、介电常数试验、击穿性能、复合材料击穿电压测试