高温高场强下EPDM基电场调控复合材料的非线性电导特性研究
新型热电材料Y2Te3热电性能应变调控研究
第52卷第8期2023年8月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.52㊀No.8August,2023新型热电材料Y 2Te 3热电性能应变调控研究夏雨虹,杨振清,周露露,邵长金(中国石油大学(北京)能源交叉学科基础研究中心,油气光学探测技术北京市重点实验室,北京㊀102249)摘要:具有低晶格热导率的稀土硫族化合物Y 2Te 3是一种非常有前途的新型热电材料,施加应变是调控热电材料热电性能的有效手段㊂本文采用第一性原理方法结合半经典玻尔兹曼输运理论,通过施加-4%到4%的应变对Y 2Te 3材料的热电性能进行应变调控㊂研究表明,施加压缩应变对Y 2Te 3材料热电性能的提高优于施加拉伸应变㊂300K 下p 型Y 2Te 3的最大功率因数由0.4mW㊃m -1㊃K -2提升到1.6mW㊃m -1㊃K -2,n 型Y 2Te 3在压缩应变下最大功率因数由8mW㊃m -1㊃K -2提升到11mW㊃m -1㊃K -2㊂300K 下p 型Y 2Te 3在应变调控下最大热电优值ZT 由0.07提升到0.15,n 型Y 2Te 3在压缩应变下最大热电优值ZT 由0.7提升到0.9㊂因此,n 型Y 2Te 3具有非常优异的热电性能,通过施加应变可以有效调控Y 2Te 3材料的热电性能,n 型Y 2Te 3具有作为热电材料的巨大潜力㊂关键词:热电材料;应变;热电性能;Y 2Te 3;硫族化合物;第一性原理中图分类号:TB34㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2023)08-1422-10Thermoelectric Properties of the Novel Thermoelectric Material Y 2Te 3Through Strain ModulationXIA Yuhong ,YANG Zhenqing ,ZHOU Lulu ,SHAO Changjin(Beijing Key Laboratory of Oil and Gas Optical Detection Technology,Center for Basic Research in Energy Interdisciplinary Studies,China University of Petroleum (Beijing),Beijing 102249,China)Abstract :The rare-earth chalcogenides Y 2Te 3with low lattice thermal conductivity is a very promising novel thermoelectric material.Applying strain is an effective way to modulate the thermoelectric properties of thermoelectric materials.In this paper,first-principles approach combined with the semiclassical Boltzmann transport theory were used to study the strain modulation of the thermoelectric properties of Y 2Te 3materials,for which -4%to 4%strain was applied to the Y 2Te 3materials.The results show that applying compressive strain may modulate thermoelectric properties more effectively than tensile strain.The maximum power factor of p-type Y 2Te 3increases from 0.4mW㊃m -1㊃K -2to 1.6mW㊃m -1㊃K -2at300K,and the maximum power factor of n-type Y 2Te 3increases from 8mW㊃m -1㊃K -2to 11mW㊃m -1㊃K -2under compressive strain.The maximum thermoelectric figure of merit (ZT)of p-type Y 2Te 3increases from 0.07to 0.15under strain modulation at 300K,and the maximum ZT of n-type Y 2Te 3increases from 0.7to 0.9under compressive strain.Therefore,n-type Y 2Te 3has very excellent thermoelectric properties,and the thermoelectric properties of Y 2Te 3materials can be effectively regulated by applying strain.n-type Y 2Te 3has great potential as a thermoelectric material.Key words :thermoelectric material;strain;thermoelectric property;Y 2Te 3;chalcogenide;first-principle ㊀㊀收稿日期:2023-04-17㊀㊀作者简介:夏雨虹(1999 ),女,山东省人,硕士研究生㊂E-mail:xiayuhong1999@163.con ㊀㊀通信作者:杨振清,博士,副教授㊂E-mail:yangzhq@ 0㊀引㊀㊀言由热电材料制成的热电器件可以实现热能和电能的直接相互转化[1],提供了将工业废热㊁汽车尾气废热㊁太阳能等热能直接转换为电能的途径[2-3],可以缓解当前的全球能源危机和温室效应[4],因而引起了广泛关注㊂热电材料的能量转化效率可以通过无量纲品质因数热电优值ZT(ZT =S 2σT /κ)评估[5-6],其中S ㊁σ㊁T 和κ分别为Seebeck 系数㊁电导率㊁温度和热导率,PF =S 2σ称为功率因数(power factor,PF)㊂高热电性㊀第8期夏雨虹等:新型热电材料Y 2Te 3热电性能应变调控研究1423㊀能的热电材料需要大的功率因数和低的热导率[7]㊂然而,这些关键参数之间相互关联,相互影响,使得很难提高热电材料的ZT 值[8-9]㊂因此,实现对电㊁热输运的独立或协同调控,是热电材料领域的长期研究目标[10]㊂Zhu 等[11]将图形神经网络和随机森林方法相结合,将稀土硫族化合物确定为一种具有低晶格热导率的新型热电材料,它可以通过阳离子空位调控电子载流子浓度㊂其中,La 3-x Te 4已被广泛研究用于高温热电材料[12]㊂La 3-x Te 4具有轻带和重带的协同效应,以及来自La 空位的增强声子散射,因而具有良好的电输运性质[13]㊂其他同类硫族化合物材料,如Pr 3-x Te 4[14]㊁Nd 3-x Te 4[15]㊁La 3-x Te 4[16]和La 2Te 3[17],由于阳离子空位增强声子散射,从而表现出低晶格热导率和高热电性能㊂另外,Sc 2Te 3[18]㊁Ge 2Sb 2Te 5[19]㊁Sb 2Te 3和Bi 2Te 3[20]等类岩盐结构的材料也是目前热门的热电材料,均具有可观的功率因数和低晶格热导率㊂Y 2Te 3材料是具有有序阳离子空位的类岩盐结构的稀土硫族化合物,是近年来发现的一种非常有前途的低晶格热导率的新型n 型热电材料[21]㊂提高材料热电性能的方法包括可以通过调节固溶体组成来增大材料的能带简并度[22],也可以通过元素掺杂在费米能级附近引入共振能级[23],还可以通过施加高压或应力应变来增大功率因数等[24-25]㊂到目前为止,Toriyama 等[21]通过n 型掺杂有效提高了Y 2Te 3的热电性能并实现ZT >1㊂其他提高Y 2Te 3材料热电性能的理论研究非常少㊂因此,有必要进一步探索提高Y 2Te 3材料ZT 值的有效方法㊂本文采用第一性原理计算结合玻尔兹曼输运理论,系统研究应变调控对Y 2Te 3材料热电性能的影响㊂首先研究压缩和拉伸应变下Y 2Te 材料的电子性质,随后探讨应变调控对Y 2Te 3材料热电性能各关键参数的影响,并最终得到Y 2Te 3材料在应变调控下的功率因数和ZT 值㊂1㊀晶体结构与计算方法Y 2Te 3晶体为正交结构(见图1),其空间群为Fddd (No.70),该结构具有有序阳离子空位,与Sc 2Te 3的正交多晶体同构[18]㊂本文选取的Y 2Te 3晶胞中含80个原子㊂在进行应变计算前,对Y 2Te 3晶胞进行结构优化,使材料达到最稳定的状态㊂结构优化后的晶格常数为a =0.89nm㊁b =1.25nm 和c =2.66nm,与已有文献的报道结果a =0.88nm㊁b =1.24nm 和c =2.62nm 非常一致[21],从而证明了Y 2Te 3晶胞初始结构是稳定的,后续的应变计算均以该晶体结构作为基础㊂图1㊀应变调控下Y 2Te 3的晶体结构Fig.1㊀Crystal structure of Y 2Te 3under strain modulation1424㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷本文计算过程中应变影响Y2Te3热电材料各关键参数是通过改变材料的晶格常数来实现的㊂描述应变大小的公式定义为:ε=(a-a0)/a0ˑ100%,其中a0和a分别是在某轴向上施加应变前后Y2Te3的优化晶格常数,对应于压缩和拉伸应变晶格常数相应的减小和增大㊂在进行应变范围的选取时,考虑到实验的可行性和Y2Te3材料晶体结构的稳定性,本研究对Y2Te3在X轴(a轴)方向施加-4%到4%的应变(+和-符号分别表示施加拉伸应变和压缩应变),并进行结构优化达到完全结构弛豫,即-4%到4%应变下Y2Te3材料晶格结构稳定,未发生相变㊂本文所有第一性原理计算都是基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)框架下使用Vienna Ab initio Simulation Package(VASP)软件实现[26-28]㊂使用Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)的广义梯度近似作为交换相关泛函[29]㊂通过投影增强波法处理了核电子和价电子,经过截断能测试,平面波基的截止能量设定为340eV[30]㊂由于存在Y元素,经过测试对Y-d轨道进行Hubbard现场能量校正U=3eV[31-32]㊂布里渊区选取11ˑ8ˑ4的Monkhorst-Pack特殊k点网格[33]㊂在结构弛豫过程中,所有原子都完全弛豫,直到Hellmann-Feynman力小于0.001eV㊃Å-1㊂电输运特性是通过在弛豫时间近似(relaxation time approximation,RTA)内采用半经典玻尔兹曼理论和BoltzTraP软件计算[34]㊂弛豫时间τ的计算是通过形变势(deformation potential, DP)理论实现的[35]㊂2㊀结果与讨论2.1㊀电子性质半导体材料的电子能带结构和态密度(density of states,DOS)等电子性质对分析材料的热电性能至关重要[36-37]㊂首先,本文研究应变调控对Y2Te3电子性质的影响㊂基于能带计算结果,图2(a)~(i)展示了应变调控下Y2Te3的能带结构,结果显示在所有应变情况下Y2Te3均具有直接带隙㊂图2(i)显示未施加应变时Y2Te3具有1.09eV的直接带隙,与其他报道中的1.78eV的间接带隙差别较大,这是因为本文在计算时未考虑相对论自旋-轨道耦合(SOC)效应引起的带边移位[21],但不会影响不同应变调控下能带之间的对比㊂表1整理了Y2Te3在不同应变调控下的晶格常数㊁价带顶(valence band maximum,VBM)和导带底(conduction band bottom,CBM)的能量,以及带隙的数值结果㊂图2(j)显示VBM和CBM的能量及带隙随应变的变化情况,结果表明随着应变从-4%逐渐增加到4%,Y2Te3带隙值相应的逐渐增加㊂充分考虑压缩应变和拉伸应变两种应变形式,分开讨论可以得到:随着拉伸应变的增大带隙值不断增大,例如在1%的拉伸应变作用下,Y2Te3的带隙增加了1.91%,而在4%的拉伸应变作用下,Y2Te3的带隙增加了4.28%,增加幅度逐渐变缓;随着压缩应变的不断增大,其带隙值不断减小且减小幅度逐渐变大,例如在1%的压缩应变作用下Y2Te3的带隙减小了6.38%,而在4%的压缩应变作用下Y2Te3的带隙值减小了29.29%㊂由于带隙越大,电子由价带被激发到导带越难,本征载流子浓度就越低,电导率也就越低,不利于提高材料的热电转换效率㊂对Y2Te3施加拉伸应变会造成带隙的增大,施加压缩应变会不断降低带隙,因而可以预测施加压缩应变能够有效提高材料的热电转换效率㊂另外,拉伸应变和压缩应变对带隙的影响不同,因而能够预测在提高Y2Te3材料热电性能方面,对体相Y2Te3材料施加压缩应变优于拉伸应变㊂表1㊀应变调控下Y2Te3的晶格常数㊁VBM和CBM的能量及带隙Table1㊀Lattice constants,VBM and CBM energies,and band gap of Y2Te3under strain modulationa/nm Strain/%E VBM/eV E CBM/eV E g/eV0.85-4 3.8542 4.62880.77460.86-3 3.7151 4.57910.89400.87-2 3.5785 4.52550.94690.88-1 3.4489 4.4745 1.02560.890 3.3275 4.4230 1.09550.901 3.2470 4.3634 1.11640.912 3.1855 4.3083 1.12280.923 3.1178 4.2539 1.13610.934 3.0572 4.1996 1.1424㊀第8期夏雨虹等:新型热电材料Y 2Te 3热电性能应变调控研究1425㊀图2㊀应变调控下Y 2Te 3的能带结构和VBM㊁CBM 的能量,以及带隙随应变的变化情况㊂(a)~(i)应变调控下Y 2Te 3的能带结构;(j)VBM㊁CBM 的能量(右轴)及带隙(左轴)随应变的变化情况Fig.2㊀Energy band structure of Y 2Te 3under strain modulation and the variation of energy of VBM and CBM as well as band gap with strain.(a)~(i)Energy band structure of Y 2Te 3under strain modulation;(j)variation of energy (right axis)of VBM and CBM and band gap (left axis)withstrain 图3㊀应变调控下Y 2Te 3的DOS 分布图Fig.3㊀DOS distribution of Y 2Te 3under strain modulation 根据之前的报道,带隙周围DOS 的变化可以揭示Seebeck 系数的变化情况[38]㊂图3显示了不同应变调控下Y 2Te 3的DOS 分布,这为预测Y 2Te 3在应变调控下的热电性能提供了新的视角㊂对比DOS 图中带隙周围的价带和导带可以发现,在应变作用下带隙周围的价带和导带均变大,VBM 靠近费米能级,CBM 远离费米能级㊂DOS 的变化与能带分析的结果相吻合,因此可以进一步反映Y 2Te 3在应变调控下Seebeck 系数的变化情况㊂2.2㊀电输运性能功率因数是描述热电材料电输运性能的最重要参数㊂功率因数主要由Seebeck 系数S 和电导率σ两部分组成㊂为了确定应变对Y 2Te 3电输运性能的影响,本文根据电子性质计算结果,利用BoltzTraP 软件[34]计算出应变调控下Y 2Te 3的热电性能参数,重点研究应变对参数S 和σ的影响,最终得到应变对功率因数的影响结果㊂首先,研究了应变对Y 2Te 3的Seebeck 系数的影响㊂图4显示了应变调控下p 型和n 型Y 2Te 3在300K 时的Seebeck 系数S 与载流子浓度的函数关系㊂值得注意的是,在不同的应变调控作用下绝对Seebeck 系数均随载流子浓度的增加而近似线性降低㊂对于特定的载流子浓度,在0%~2%拉伸应变条件下p 型Y 2Te 31426㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷的Seebeck 系数大于n 型Y 2Te 3的绝对Seebeck 系数,其他应变条件下p 型Y 2Te 3的Seebeck 系数总是小于n 型Y 2Te 3的绝对Seebeck 系数㊂例如,当载流子浓度为~1ˑ1017cm -3时,施加4%压缩应变作用下p 型和n 型Y 2Te 3的Seebeck 系数分别为~560μV㊃K -1和~650μV㊃K -1㊂由图4(a)可知,对于p 型Y 2Te 3,无论是施加拉伸还是压缩应变Seebeck 系数均会降低,且随着应变的增加逐渐降低㊂由图4(b)可知,对于n 型Y 2Te 3,在施加压缩应变时Seebeck 系数随着应变增加逐渐降低,施加拉伸应变时Seebeck 系数随着应变增加逐渐增大,即Seebeck 系数随着应变从-4%到4%逐渐增大㊂图4㊀应变调控下Y 2Te 3在300K 时的Seebeck 系数S 与载流子浓度的函数关系Fig.4㊀Seebeck coefficient S as a function of carrier concentration for Y 2Te 3at 300K under strain modulation 为了解释p 型和n 型材料的Seebeck 系数的差异,需要探讨Seebeck 系数与电子性质之间的内在联系㊂根据能带理论,Seebeck 系数可以描述为[39]S p =k B e ln N V p ()+2.5-r [](1)S n =-k B e ln N C n ()+2.5-r [](2)式中:S p 和S n 分别是p 型和n 型材料的Seebeck 系数,r 和e 分别是散射因子和电子电荷,N V 和N C 分别是价带和导带的有效能级,n 和p 分别是电子和空穴载流子的数目,k B 是玻尔兹曼常数㊂因此,材料的Seebeck 系数与费米能级㊁散射因子㊁载流子浓度等物理量相关㊂通过应变修正DOS,可以相应地改变Seebeck 系数㊂根据公式(1)和(2)可以发现,Seebeck 系数与有效DOS 成正比,与载流子浓度成反比㊂同时,对图3的DOS 图像放大后分析表明,在费米能级附近价带的有效DOS 随着应变的增加而逐渐减小,对应于对p 型Y 2Te 3施加应变导致Seebeck 系数随着应变的增加逐渐减小㊂同样,导带的有效DOS 和应变之间也存在关联㊂对比发现,施加拉伸应变和压缩应变会对费米能级附近导带的有效DOS 产生相反的影响,拉伸应变使有效DOS 增加,相应使n 型Y 2Te 3的Seebeck 系数增加,压缩应变使有效DOS 减小,相应使n 型Y 2Te 3的Seebeck 系数减小㊂此外,施加应变后导致价带上移靠近费米能级和导带上移远离费米能级,也反映了应变对Y 2Te 3体系Seebeck 系数的影响,即对载流子浓度的影响,这可以解释为在应变的作用下能带结构的变化导致了电子和空穴浓度的变化㊂电导率是影响热电材料热电性能的另一个重要参数㊂由于弛豫时间τ对电导率的影响很大,因此,在计算电导率时需要首先计算弛豫时间τ[40]㊂弛豫时间还取决于载流子浓度和温度,因而无法直接确定弛豫时间㊂利用DP 理论结合有效质量近似,可以得到弛豫时间τ及其参数㊂计算公式为[35]τβ=μ3D βm ∗e =22πC 3D βħ43(k B T )3/2E 2βm ∗3/2(3)m ∗=ħ2∂2ε(k )/∂k 2(4)C 3D β=1V 0∂2E ∂(δl /l 0)2|l =l 0(5)㊀第8期夏雨虹等:新型热电材料Y2Te3热电性能应变调控研究1427㊀Eβ=∂E edge∂(δl/l0)(6)公式(3)中的ħ和T分别是普朗克常数和温度;公式(4)中的m∗是电荷有效质量;公式(5)中的C是三维弹性常数,l0是沿β方向的晶格矢量,δl是晶格常数相对于平衡晶格常数的变化㊂Eβ被称为DP常数,又称作形变势能,是系统在β轴单轴应变下的总能量,DP常数Eβ由公式(6)计算,其中E edge是能带边缘的移动㊂根据计算的形变势能㊁载流子的有效质量和弹性常数,运用DP理论可以得到一个与温度有关的弛豫时间㊂通过DP理论计算,表2给出了300K时应变调控下Y2Te3的DP常数Eβ和弹性常数C㊂表2㊀300K时应变调控下Y2Te3的DP常数Eβ㊁弹性常数CTable2㊀DP constants Eβ,elastic constants C of Y2Te3under strain modulation at300KCarrier type Eβ/eV C/(1010J㊃m-3)Electron 5.40 2.17Hole9.95 2.17已知应变会对Y2Te3材料的能带产生影响,而有效质量m∗与能带直接相关,故分别计算300K时应变调控下Y2Te3材料的有效质量m∗㊁载流子迁移率μ和弛豫时间τ,结果如表3所示㊂其中,未施加应变时有效质量m∗的计算结果与参考文献[21]的计算结果相符(电子有效质量0.467m e,空穴有效质量0.812m e,m e 代表电子的静止质量),证明了结果的可靠性㊂由于DP常数及不同应变作用下电子㊁空穴有效质量的差异,在不同应变作用下电子迁移率和空穴迁移率差距较大,例如0%应变下的电子迁移率(497.92cm2㊃V-1㊃s-1)是空穴迁移率(16.24cm2㊃V-1㊃s-1)的30倍左右㊂此外,电子弛豫时间和空穴弛豫时间也表现出较大差距,例如0%应变下n型半导体载流子的电子弛豫时间是108.73fs,是p型半导体空穴弛豫时间8.55fs的12倍左右㊂需要指出的是,三维热电材料相较于二维材料载流子迁移率和弛豫时间偏小㊂另外,DP理论基于声子和电子之间的散射过程,没有考虑光学声子散射和可能的杂质散射,这可能导致在中低温下弛豫时间和电导率被高估[41-42]㊂但是,本研究揭示的在应变下电导率的变化趋势不会受到影响㊂表3㊀300K时应变调控下Y2Te3材料的有效质量m∗㊁载流子迁移率μ和弛豫时间τTable3㊀Effective mass m∗,carrier mobilityμand relaxation timeτof Y2Te3material calculated under strainsmodulation at300KStain/%Carrier type m∗μ/(cm2㊃V-1㊃s-1)τ/fs-4Electron0.306m e878.39152.85-4Hole0.281m e320.1651.16-3Electron0.322m e773.31141.60-3Hole0.360m e172.3335.28-2Electron0.335m e700.46133.44-2Hole0.534m e64.3119.53-1Electron0.355m e605.92122.32-1Hole0.991m e13.707.720Electron0.384m e497.92108.730Hole0.926m e16.248.551Electron0.390m e478.99106.231Hole0.640m e40.8914.882Electron0.393m e469.92105.022Hole0.632m e42.2115.173Electron0.396m e461.08103.833Hole0.638m e41.2114.954Electron0.406m e433.17100.014Hole0.644m e40.2814.75基于计算的弛豫时间τ得到Y2Te3的电导率㊂如图5所示,显示了应变调控下p型和n型Y2Te3在300K 时的电导率σ与载流子浓度的函数关系㊂在给定1017~1020cm-3载流子浓度范围内,所有应变调控类型的1428㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷电导率均随载流子浓度的增加而近似线性增加㊂比较应变对电导率的影响,发现由于受电子和空穴弛豫时间的影响,n型电导率是p型的电导率的10倍左右㊂对p型Y2Te3无论是施加拉伸还是压缩应变其电导率均会升高,且随着应变的增加逐渐增加;而对于n型Y2Te3在施加压缩应变时电导率逐渐升高,施加拉伸应变时电导率逐渐降低㊂图5㊀应变调控下Y2Te3在300K时的电导率σ与载流子浓度的函数关系Fig.5㊀Conductivityσas a function of carrier concentration for Y2Te3at300K under strain modulation 由于热电材料的Seebeck系数和电导率均与材料的载流子浓度相关,随着载流子浓度的增加,电导率增加而Seebeck系数下降,两者的变化呈相反的趋势㊂Seebeck系数和电导率与载流子浓度有不同的关系,是因为它们与费米表面附近的DOS有相反的依赖关系㊂根据输运方程,Seebeck系数和电导率以相反的方式演化,这对于在应变调控下的结果仍然有效㊂同时表明应变不会使Seebeck系数和电导率解相关,两者依旧相互关联㊂因此,通过进一步研究影响热电材料性能的功率因数PF,可以描述施加应变对Y2Te3材料电输运性能的影响㊂图6显示了300K时应变调控下PF随载流子浓度的变化情况㊂考虑到对于大部分半导体材料,具有最佳热电性能的最优载流子浓度的量级通常为1019~1020cm-3,本文选取计算的Y2Te3的PF峰值所对应的最佳载流子浓度均在1019~1020cm-3㊂对于p型Y2Te3,应变对最大功率因数的影响非常显著,在应变调控下最大功率因数由0.4mW㊃m-1㊃K-2提升到1.6mW㊃m-1㊃K-2左右,提升大约4倍,且压缩应变影响效果大于拉伸应变,这与前面分析应变对带隙影响时,预测对Y2Te3材料施加压缩应变优于拉伸应变结果非常一致㊂对于n型Y2Te3,压缩应变影响效果同样优于拉伸应变,在拉伸应变调控下n型Y2Te3的最大功率因数略微降低,在压缩应变下最大功率因数明显提高,由原来的8mW㊃m-1㊃K-2提升到11mW㊃m-1㊃K-2左右,且n型Y2Te3本身PF值较大,因此n型Y2Te3具有非常优异的电输运性能㊂研究结果表明,施加应变可以有效调控Y2Te3材料的电输运性能,并且对Y2Te3材料施加压缩应变优于拉伸应变㊂同时,整体上n型Y2Te3的电输运性能优于p型Y2Te3㊂图6㊀应变调控下Y2Te3在300K时的PF随载流子浓度的变化Fig.6㊀Variation of PF with carrier concentration for Y2Te3at300K under strain modulation㊀第8期夏雨虹等:新型热电材料Y 2Te 3热电性能应变调控研究1429㊀2.3㊀热电优值为计算Y 2Te 3材料的热电优值ZT,需要计算应变对热导率的影响㊂热导率由电子热导率κe 和晶格热导率κl 两部分组成㊂电子热导率κe 和电导率σ之间的关系符合Wiedemann-Franz 定律[43-44]:κe =LσT ,其中洛伦兹常数L 取值为2.4ˑ108W㊃Ω㊃K -2㊂图7展示了在300K 下计算的电子热导率κe 随载流子浓度的变化关系㊂由于κe 和σ线性相关,因而应变对电子热导率的影响与电导率的影响类似(见图5)㊂对于晶格热导率,实验上测得300K 下Y 2Te 3材料的κl 为1.9W㊃m -1㊃K -1[11],从而得到Y 2Te 3材料在300K 下的热导率㊂图7㊀应变调控下Y 2Te 3在300K 时的电子热导率κe 随载流子浓度的变化Fig.7㊀Electrical thermal conductivity κe with carrier concentration at 300K for Y 2Te 3under strain modulation 根据电㊁热输运系数,计算得到不同应变调控下300K 时Y 2Te 3材料的ZT 值随载流子浓度的变化关系,如图8所示㊂结果表明,n 型Y 2Te 3的最大ZT 大于p 型的最大ZT,这主要是由于n 型Y 2Te 3具有较大的电导率㊂计算得到Y 2Te 3具有最佳热电优值的最优载流子浓度量级为1019~1020cm -3㊂对于p 型Y 2Te 3,应变对热电优值的影响非常显著,在应变调控下最大热电优值由0.07提升到0.15左右㊂除-3%和-4%应变作用下ZT 下降,其余拉伸和压缩应变作用下均会使ZT 提升,这与前面分析应变对PF 值影响结果不同,是因为应变对电导率和热导率的协同调控㊂对于n 型Y 2Te 3,与PF 值类似(见图6),同样压缩应变能够有效提升ZT,相反拉伸应变会相应减小ZT,在-3%和-4%应变作用下ZT 由原来的0.7提升到0.9左右㊂因此,本研究表明,施加压缩应变可以显著改善Y 2Te 3材料的热电优值,通过施加应变可以有效调控Y 2Te 3材料的热电性能㊂图8㊀应变调控下Y 2Te 3在300K 时的ZT 随载流子浓度的变化Fig.8㊀ZT with carrier concentration at 300K for Y 2Te 3under strain modulation 3㊀结㊀㊀论本文利用第一性原理计算,结合半经典Boltzmann 输运方程,研究-4%到4%应变调控对Y 2Te 3材料热电性能的影响㊂1430㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷首先,对Y2Te3材料施加应变会显著影响其电子结构,改变费米表面附近的DOS,并相应地对带隙大小进行调控,进而反映对Seebeck系数和电导率影响㊂由于带隙越大,电子由价带被激发到导带越难,本征载流子浓度就越低,电导率也就越低㊂对Y2Te3施加拉伸应变会造成带隙的增大,施加压缩应变会不断降低带隙,因而能够预测在提高Y2Te3材料热电性能方面,施加压缩应变优于拉伸应变㊂对于电输运性能,应变对p型Y2Te3的最大功率因数影响非常显著,由0.4mW㊃m-1㊃K-2提升到1.6mW㊃m-1㊃K-2左右,且压缩应变影响效果大于拉伸应变,这与应变对带隙影响结果非常一致㊂对于n 型Y2Te3,同样压缩应变影响效果优于拉伸应变,在压缩应变下最大功率因数由原来的8mW㊃m-1㊃K-2提升到11mW㊃m-1㊃K-2左右㊂因此,n型Y2Te3具有非常优异的电输运性能㊂对于热电性能,n型Y2Te3的最大ZT值大于p型的最大ZT值㊂计算得到Y2Te3具有最佳热电优值的最优载流子浓度的量级为1019~1020cm-3㊂对于p型Y2Te3,在应变调控下最大热电优值由0.07提升到0.15左右㊂对于n型Y2Te3,压缩应变能够有效提升ZT值,在-3%和-4%应变作用下ZT值由原来的0.7提升到0.9左右㊂因此,施加压缩应变可以显著改善Y2Te3材料的热电优值,通过施加应变可以有效调控Y2Te3材料的热电性能,并且n型Y2Te3的电输运性能优于p型Y2Te3㊂n型Y2Te3具有作为热电材料的巨大潜力,有望在热电器件中应用㊂期待这项研究后续可以指导对Y2Te3材料热电性能的实验研究,并进一步推动热电器件的发展㊂参考文献[1]㊀ZHANG X,ZHAO L D.Thermoelectric materials:energy conversion between heat and electricity[J].Journal of Materiomics,2015,1(2):92-105.[2]㊀YANG L,CHEN Z G,DARGUSCH M S,et al.High performance thermoelectric materials:progress and their 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EPDM_陶瓷高介电常数低损耗复合电介质薄膜
#论文与报告#EPD M)陶瓷高介电常数低损耗复合电介质薄膜邢福保,许鑫华,孔凡(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)摘要:采用三元乙丙橡胶(EPDM)与高介电常数陶瓷粉复合制备高介电常数低损耗复合电介质薄膜,解决聚丙烯)陶瓷复合电介质膜发脆问题。
对EPDM和不同陶瓷粉体的复合进行了较系统的研究,对影响复合电介质薄膜性能的因素、复合工艺条件等作了探讨。
在保持复合薄膜柔软的条件下,介电常数达30,比EPDM大幅度提高且损耗很小,容量温度变化率小于5%(-25e~85e)。
体积电阻率10158c m,击穿强度大于50kV/mm。
关键词:三元乙丙橡胶(EPDM);陶瓷;复合;电介质;介电常数;介电损耗中图分类号:O484.8文献标识码:A文章编号:1008-1267(1999)05-0001-05电子工业的发展,对电容器提出了小体积、大容量和高可靠性的要求。
薄膜电容器工作电压高、绝缘电阻大、介电损耗小、机械强度较高、工作温度范围较宽而在电容器中占有重要地位。
薄膜电容器大都以聚合物作电介质,由于高分子介电常数很小,难以满足电容器小体积、大容量的要求。
虽然可以从减小薄膜厚度、研制新型聚合物等角度解决,但薄膜厚度的减小是有限度的,同时薄膜厚度减小不可避免地牺牲了电容器的耐压性能。
最理想的办法当然是提高介电常数,但一般介电常数高的聚合物,损耗较大,不适于作电容器材料。
高介电常数的陶瓷习惯上用作高压电容器,但机械强度差,厚度很难降低。
我们曾研究过陶瓷与聚丙烯复合制备高介低损复合电介质薄膜[1],陶瓷粉所占重量比超过80%时,复合电介质膜的介电常数才达到7,过量的陶瓷粉使复合电介质膜发脆,降低了复合电介质材料作为电容器介质的实用价值[2,3]。
本文提出把三元乙丙橡胶(EPD M)作电介质材料使用。
由于三元乙丙橡胶和乙丙橡胶在室温下处于橡胶态,不能制成薄膜,没有见到作为电介质材料使用的文献报道,而加入陶瓷粉后恰好降低橡胶的弹性,本文对这一复合体系进行了较系统的研究。
聚乳酸基复合材料耐热改性研究进展
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第47卷，第6期2019年6月V ol.47，No.6Jun. 2019143doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2019.06.027聚乳酸基复合材料耐热改性研究进展韩松芬1，李阳1，何敏1，田港1，杨中庆1，李尚婙1，刘玉飞1，2(1.贵州大学材料与冶金学院高分子材料与工程系，贵阳 550025； 2.国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵阳 550014)摘要：综述了近年来国内外对聚乳酸基复合材料耐热改性方法的研究进展，重点介绍了通过各种耐热改性方法如共混改性、纤维增强、交联改性、提高结晶度等来提高聚乳酸基复合材料的热变形温度、维卡软化温度和热降解温度。
同时指出了目前聚乳酸基复合材料耐热改性研究存在的问题，并对今后聚乳酸基复合材料耐热改性的研究方向进行了展望。
关键词：耐热改性；聚乳酸；维卡软化温度；热变形温度；热降解温度中图分类号：TQ314.24 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2019)06-0143-05Research Progress on Heat Resistant Modification of PLA Matrix CompositesHan Songfen 1， Li Yang 1， He Min 1， Tian Gang 1， Yang Zhongqing 1， Li Shangjing 1， Liu Yufei 1，2(1. Department of Polymer Material and Engineering ， Institute of Materials and Metallurgy of Guizhou University ， Guiyang 550025， China ；2. National Engineering Research Center for Compounding and Modi fication of Polymer Materrials ， Guiyang 550014， China )Abstract ：The research progress of the heat resistant modi fication of polylactic acid (PLA) matrix composites at domestic and foreign in recent years was summarized. The heat de flection temperature ，vicat softening temperature and thermal degradation temperature of PLA matrix composites were improved by a variety of heat resistant modi fication methods such as blending modi fica-tion, fiber reinforcement ，crosslinking modi fication, increasing crystallinity and so on. At the same time ，the problems of the heat resistant modi fication of PLA matrix composites were pointed out ，and the research directions of heat resistant modi fication of PLA matrix composites in the future were prospected.Keywords ：heat resistant modi fication ；polylactic acid ；vicat softening temperature ；distortion temperature ；thermal degra-dation temperature近年来，随着人们环保意识的逐渐提高，可再生生物降解的聚乳酸(PLA)材料逐渐引起人们的关注。
高体积分数颗粒增强复合材料有效线性与非线性介电性质的研究
高体积分数颗粒增强复合材料有效线性与非线性介电性质的研
究
周萧明;胡更开
【期刊名称】《应用数学和力学》
【年(卷),期】2006(27)8
【摘要】基于两球相互作用的近似解,提出了一种解析方法来预测颗粒增强复合材料的线性有效介电性质,该方法可以应用于颗粒体积分数较高(可达50%)的情况.利用割线方法还研究了该类复合材料的非线性有效性质.结果表明当外加电场较弱时该文提出的方法与Stroud和Hui的方法比较接近,当外场较强时与Yu和Hui的方法一致.
【总页数】8页(P891-898)
【关键词】等效介电常数;高体积百分比;非线性复合材料;割线法
【作者】周萧明;胡更开
【作者单位】北京理工大学理学院力学系
【正文语种】中文
【中图分类】TB330.1
【相关文献】
1.预测复合材料非线性有效介电系数的割线方法 [J], 周萧明;胡更开
2.高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的超声波钎焊 [J], 张洋;闫久春
3.层状复合材料介电性质与体积分数关系的研究 [J], 周胜;储才元;严灏景
4.高体积百分比颗粒增强聚合物材料的有效粘弹性性质 [J], 李丹;胡更开
5.高体积含量非线性黏弹复合材料有效性质 [J], 李丹;胡更开
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导电粒子填充HDPE复合材料的非线性导电特性与标度行为
描述大多数两相复合材料电导率与导电填料体 积分数之间关系的 GEM 方程为[7, 8]
( ) ( ) ( ) 1 − φ σ1m/ t − σ1/ t
σ1m/ t + A g σ1/ t
+
φ σ1f / σ1f/ t +
t − σm1/ t A g σ1/
t
= 0,
(2)
式中
A
=(1−φc )/φc ,
φ和
φ c
分别为导电填料的体积
分数和临界体积分数; σ, σ 和σ 分别为复合材料
Vm 0
+ φ0
,
(5)
式中 Vm(T)/Vm0 为 聚 合 物 的 相 对 体 积 膨 胀, 其中 Vm0 为室温下聚合物的体积; φ(T)为温度 T 时的填料体积
分数, φ0 为室温下导电填料的体积分数.
2258
图 2 为实测聚乙烯基体体积膨胀随温度的变化 曲线. 可见 , 当温度低于 120 时, 基体体积膨胀率 随温度增加而缓慢增加; 高于 120 后, 体积膨胀率 有一个突然的增大. 将 Vm(T)/ Vm0 代入式(5)可得到由 图 2 给 出 的 φ随 温 度 的 变 化 关 系φ(T). 可 见, 高 于 120 后, φ有一个突然的降低. 将φ(T)曲线关系代入 拟合的 GEM 方程, 得到由图 3 给出的复合材料 ρ 与 温 度 的 关 系ρ (T). 随着 φ 的 减 小, 复合材料的 PTC 转变温度 Tt 逐渐移向低温, 并低于基体的熔点. 说 明只要φ 减小到φc 就会产生 PTC 现象, 且在熔融开 始前φ 的减小主要是由基体的体积膨胀引起的 . 事 实上, 根据所提出的模型可知, 任何具有逾渗导电性质的 复合材料均具有 PTC 性质, 无论基体是否能够熔融.
填充型聚合物基复合材料的导电和导热性能
时脱模，放置过夜后测试性能。室温电阻用 ７１５０Ｐ智能万用表测定，高阻用ＺＣ３６型超高 电阻测试仪测定，热导率用ＴＣＨＭ—Ｉ。Ｔ型导热 测试仪测定。
粒子形成的导电链进行，而且也通过ＨＤＰＥ本 体进行。对于至少由两相构成的填充聚合物复 合材料，组分互为杂质，对热传导产生相互干 扰。聚合物连续相导热系数很小，但对填料声子
和电子的散射作用却很大。此外，材料的致密程 度对其导热影响很大。高导热系数填料的加入 带入了一定数量的微气孔。由于空气是热的不
良导体，因此复合材料的实测导热系数比预期
ｆｉｌｌｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｈｉｃｈ ｐａｓｓｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｒｉｘ ａｔ ｔｈｅ ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ．Ｉｎ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｏ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｅｄ ｎｏ ｊｕｍｐ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｒｅｇｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ—ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｔｈｃｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．Ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｗｅｌｌ ｆｉｔ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｉｎ ｌｏｗ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃ— ｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｏ ｂｅ ｔｏｕｃｈｉｎｇ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ａｌ—
强电场下材料电导率演化规律数值模拟
强电场下材料电导率演化规律数值模拟导言材料的电导率是衡量其导电性能的重要指标之一。
在强电场下，材料的电导率会发生变化，这对于电子器件和能源材料的设计与应用具有重要意义。
为了揭示强电场下材料电导率的演化规律，数值模拟方法成为一种有效的研究手段。
本文将通过数值模拟的方法，探讨在强电场下材料电导率的变化规律。
1. 强电场下材料电导率的基本原理在强电场下，材料的电导率会出现变化。
这是由于强电场会引起材料内部电子的加速，导致电子与材料原子之间的相互作用发生变化。
电子被强电场加速后，可以更容易地穿过材料的晶格结构，从而导致材料的电导率增加。
此外，强电场还可能引起材料的电子组态发生变化，导致电导率的变化。
2. 数值模拟方法数值模拟是一种基于计算机算法的方法，通过对材料电导率变化的仿真计算来探讨其演化规律。
目前常用的数值模拟方法包括分子动力学模拟和密度泛函理论模拟等。
分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律的计算方法，通过对材料中原子之间相互作用的数值求解，来模拟材料的电导率变化。
该方法能够考虑到强电场下材料中原子和电子的相互作用，从而得到较为准确的电导率变化结果。
密度泛函理论模拟是一种基于量子力学的计算方法，通过求解材料的电子结构方程，来模拟材料的电导率变化。
该方法能够考虑到材料中电子的量子效应，具有较高的精度，但计算复杂度较高。
3. 数值模拟结果与讨论基于分子动力学模拟和密度泛函理论模拟的数值计算结果显示，在强电场下，材料的电导率随着电场强度的增加而增加，但增加速度逐渐减小。
这是由于强电场引起的电子加速效应饱和的原因。
当电场强度达到一定程度时，材料的电导率增加趋势逐渐平缓。
此外，数值模拟还发现在材料的电导率增加过程中，材料的热导率也会发生变化。
这是由于材料中电子的加速导致其热传导能力的增加，从而提高了材料的热导率。
数值模拟结果还表明，在强电场下，材料的电导率变化与电场频率和温度等因素也有关系。
随着电场频率的增大和温度的升高，材料的电导率增加趋势会加速。
B 4C、石墨复合改性酚醛树脂基超高温胶黏剂的导电性能
第7卷第3期175中国科技论文CHINA SCIENCEPAPER2012年3月B4C、石墨复合改性酚醛树脂基超高温胶黏剂的导电性能袁宏观1,2，张寿春3，王继刚1,2，黄金督4（1. 东南大学材料科学与工程学院，南京211189；2. 江苏省先进金属材料重点实验室，南京211189；3. 中国科学院山西煤炭化学研究所，太原030001；4. 东南大学分析测试中心，南京211189）摘 要：为实现石墨材料的高温连接，以酚醛树脂(PF)为胶黏剂主体，B4C、石墨作复合改性填料，配制得到超高温胶黏剂。
分别将PF和超高温胶黏剂热模压成型，测试了200~1 200 ℃间不同温度高温热处理后热压样的电导率及抗压强度。
发现PF及高温胶本体的电导率随温度升高而提高，在600~800 ℃间高温胶的电导率发生突变而迅速提升，1 000 ℃以后电导率仍小幅提高并趋于稳定。
树脂基体的高温裂解是超高温胶电导率随温度上升的关键原因，石墨粉的加入能显著提高超高温胶的导电性，B4C的过量加入则对超高温胶的高温导电性有不利影响。
为进一步验证高温胶的导电性能，以超高温胶黏剂粘接石墨样品，在相同条件下进行高温热处理并测试了胶层的电导率，发现了同样的规律。
综合考虑力学性能和导电性能，将较为理想的胶黏剂配比（质量比）优化确定为m PF︰m B4C︰m石墨=100︰75︰25。
关键词：酚醛树脂；碳化硼；石墨；超高温胶黏剂；导电中图分类号：TB324文献标志码：A 文章编号：2095－2783(2012)03－0175－6Electrical conductivity evolution of phenol formaldehyde matrix ultra-temperature adhesives modified by B4C and graphite powders Yuan Hongguan1,2，Zhang Shouchun3，Wang Jigang1,2，Huang Jindu4(1. School of Materials Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China; 2. Jiangsu Key Laboratory of Advanced Metallic Materials, Nanjing 211189, China; 3. Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences, T aiyuan 030001, China; 4. Analysis and T esting Center, Southeast University, Nanjing 211189, China) Abstract: In order to realize joining of carbon/graphite materials which usually happens at high temperatures, we prepared ultra-temperature adhesives (UTAs) using phenol formaldehyde (PF) as matrix with boron carbide (B4C) and graphite powders as additives. The pure PF and UTAs were cured by the hot-pressing method. After heated at 200–1 200 ℃, the room-temperature electrical conductivities of these hot-pressed samples were tested. It was found that the electrical conductivities of these hot-pressed samples increased with elevated temperatures. The electrical conductivity increased rapidly in the range of 600–800 ℃ and then tended to be stable at above 1000 ℃. The electrical conductivities of graphite specimens bonded by UTAs were further investigated after the heating treatment under the same condition. The evolution regularity of electrical conductivity for the bonded specimens is similar to that of hot-pressed samples. It also indicates that the UTAs prepared with a composition of m(PF): m(B4C): m(graphite powders)=100: 75: 25 had preferable mechanical and 收稿日期：2012-03-02基金项目：国家自然科学基金资助项目(20874011)，教育部留学回国人员科研启动基金（教外司留[2009]1001号），高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100092110030)作者简介：袁宏观(1987－)，男，硕士研究生，主要研究方向：有机高温胶黏剂的研究通信联系人：王继刚，教授，主要研究方向：新型炭材料、复合材料等，wangjigang@第7卷第3期2012年3月176 中国科技论文CHINA SCIENCEPAPERelectrical properties.Key words: phenol formaldehyde；boron carbide；graphite；ultra-temperature adhesive；electrical conductivity石墨材料因其优异的高温热物理特性而广泛应用于核能、冶金等高温领域[1-4]。
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高温高场强下EPDM基电场调控复合材料的非线性电导特性研究纵观世界各国对跨区域、高容量和高电压电网建设布局,高压直流和输电技术的应用和发展需求日益增高。
考虑到电缆附件是直流电缆系统的重要组成部分,而其中的电场调控材料对电力系统的稳定运行有着至关重要的作用。
但是,目前关于温度对电场调控材料非线性电导特性影响的研究仍不完善,且关于非线性电导特性的提高和高温稳定性的解决方案仍限制在使用金属或碳基导电填料。
本论文使用电场调控材料最常用的基体材料之一,三元乙丙橡胶(EPDM)作为基体材料,添加应用最广泛的非线性电导填料氧化锌(ZnO)制备了 ZnO/EPDM 复合材料,研究了其不同温度下的非线性电导特性;研究了纳米二硫化钨(WS2)的多层片状结构对WS2/EPDM复合材料非线性电导特性的影响,验证了 WS2作为非线性电导填料的可能性。
在此基础上,使用离子液体(ILs)与特定含量的ZnO和WS2复合后,制备了
ILs-ZnO/EPDM复合材料和ILs-WS2/EPDM复合材料,并分别研究了ILs对其非线性电导等相关特性的影响。
具体内容如下:(1)通过双辊开炼机制备了 ZnO/EPDM复合材料,研究了温度对其非线性电导特性的影响,以及ZnO含量对其热导率的影响。
结果表明ZnO/EPDM复合材料在25 ℃和50 ℃时的非线性电导相对稳定,但ZnO含量较高的
60phr-ZnO/EPDM复合材料在80℃时的非线性电导出现降低;ZnO含量大于30phr后,ZnO/EPDM复合材料在25℃时的电导率随电场强度的变化趋势强于50℃时的情况。
(2)通过对纳米WS2剥离均化,得到片层大小和厚度相对均一的exfoliated-WS2纳米颗粒,并对剥离均化前
后的WS2进行形貌表征和对比分析。
比较original-WS2/EPDM复合材料和exfoliated-WS2/EPDM复合材料在25℃时的非线性电导特性,发现WS2的剥离均化对复合材料非线性电导特性有显著影响,并验证了WS2 为非线性电导填料的可能性。
进一步具体研究了
exfoliated-WS2/EPDM复合材料在不同温度下的非线性电导特性,以及直流击穿场强和导热特性。
结果表明WS2含量大于30phr时
WS2/EPDM复合材料才开始表现出比较明显的非线性电导特性,含量为50phr和60phr时WS2/EPDM复合材料在高温时的非线性电导特性有所减弱。
(3)根据前文研究结果,将极少量的多壁碳纳米管(MWCNTs)与30phr的WS2组成MWCNTs-WS2混合物并作为填料制备了MWCNTs-WS2/EPDM复合材料,研究了MWCNTs对其热导率和非线性电导等相关特性的影响。
结果表明,适量MWCNTs有助于提高WS2/EPDM复合材料的热导率,并能在一定程度上改善WS2/EPDM复合材料非线性电导的稳定性。
(4)根据前文研究结果,使用极少量的ILs分别与
30phr的ZnO和WS2混合制备ILs-ZnO/EPDM复合材料和ILs-WS2/EPDM 复合材料,通过对其非线性电导等相关特性研究发
现,0.75phr-ILs-ZnO/EPDM复合材料和0.50phr-ILs-WS2/EPDM复合材料的非线性电导表现出了最好的温度稳定性。
但ILs的添加对热导率并没有明显的改善。
(5)根据ILs-ZnO/EPDM复合材料的相关特性研究,选定ILs用量为0.75 phr的0.75-ILs-30phr-ZnO/EPDM复合材料为研究体系,尝试探索其他8种不同ILs对0.75-ILs-30phr-ZnO/EPDM 复合材料不同温度下的非线性电导特性的影响差异。
结果表明在25℃
和50℃时复合材料的电导率随电场强度的变化趋势差异不大,在80℃时差异相对明显。