电气强度性能测试分析

电气强度性能测试：

    电气强度是电介质材料在应用中一项很重要的指标。就材料本身而言，影响其电气强度的因素有很多，主要有晶粒分布的均匀性、晶粒大小以及材料内部存在的气孔等缺陷。另外，样品的形状、厚度、电极的形状等也会不同程度地影响最终的电气强度，本实验为了尽量减小材料结构对其电气强度的影响，均选用厚度为1 mm的样品进行试验。

    图2-20为不同体积比的PA11 /PVDF共混物样品的电气强度，从图中可以看出，各体积组分的电气强度相差很小，在12.516.5 kV/mm之间，当PAl l体积含量为40.vo1%时，PA11/PVDF共混材料达到最大电气强度Eb=16.SkV/mm，当PA 11体积含量为80vo1.%时，材料的电气强度最小(Eb=12. SkV/mm)。这是由于当PA11: PVDF=80:20时，在PA11/PVDF共混样品中两相的粘结不是很好而导致样品的电气强度低的缘故。

    结合PAII/PVDF共混物介电性能测试结果，PA1 l :PVDF=20:80的PA11 /PVDF共混物拥有最佳的介电性能，为了研究厚度对样品电气强度的影响，我们将PA 11和PVDF按PA1l :PVDF=20:80的体积比例制备不同厚度的样品进行击穿实验。图2-21为PA11/PVDF(20:80)共混物的电气强度与厚度的关系图。从图中我们可以看到，当样品厚度由0.5~增加到2.Omm时，其电气强度从15.2kV/mm不断下降。由此可见，样品厚度对其电气强度的影响非常明显，随着样品厚度的增加，其电气强度急剧下降。其原因归结于:一方面由于厚度的增加，共混物中缺陷出现的概率则加大，使得击穿弱点增多，从而大大降低了共混材料的击穿强度;另一方面，由于电场强度的“边缘效应"，厚度的增加使电极边缘电场增强数倍，从而导致PA11/PVDF共混物的电气强度下降。B.Gilmore等〔i31?认为电介质一般都遵循弱点击穿的理论，即电介质内部的裂纹、气泡等局部弱点的破环是导致电介质整体破环的主要因素，弱点破坏极大程度地降低了电介质本身的耐压性能。也就是说，如果弱点(比如裂纹和气孔等)导致介质被击穿，那么这种弱点必有其临界尺寸，因而随着样品测试厚度的增加，样品中存在大于临界尺寸的弱点的可能性将增加。

    结果表明，在相同的电场及测试条件下，这些缺陷更容易引起局部电场畸变，从而使电介质的击穿几率加大，因此随着样品测试厚度的增加，其击穿强度就会急速下降。同时B. Gilmore等对不同电极结构采用电场模拟时发现，平板电极结构的电场畸变非常明显，尤其是在电极边缘(即电极、介质及媒介交汇处)电场增强显著。电极边缘的电场增强，使得处于电极边缘附近介质表面的气孔更容易产生气体放电，从而导致整个介质的击穿y3z)0