聚酰亞胺(polyimide,PI)具有耐高溫(>400 ℃)、耐低溫(?269 ℃)、耐輻射以及介電性能優(yōu)異等特點,目前已成為基本絕緣材料被廣泛用作變頻電機匝間絕緣及對地絕緣。
根據(jù)介電理論,電介質(zhì)的介電特性與介質(zhì)在外加電場作用下極化過程的建立是否跟得上外電場的變化密切相關(guān)。納米結(jié)構(gòu)材料的介電常數(shù)來源主要是:①納米固體龐大界面中大量空位、空洞等缺陷引起的界面極化;②固有電矩在外電場作用下改變方向形成的轉(zhuǎn)向極化;③電子位移極化;④離子位移極化。根據(jù)電介質(zhì)在交變電場作用下從建立極化到穩(wěn)定所需時間的不同,可將電介質(zhì)極化分為瞬時位移極化與松弛極化兩大類。瞬時位移極化包括電子位移極化與離子位移極化,極化建立時間大約為10-16~10-12 s,遠(yuǎn)小于測試電場的變化周期,極化建立的時間可以忽略不計;后者包括界面極化與轉(zhuǎn)向極化,此類極化在交變電場作用下需要經(jīng)過較長的時間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)。同時,由于電子位移極化與離子位移極化幾乎不產(chǎn)生損耗,所以tanδ 主要來源于界面極化及轉(zhuǎn)向極化。
聚酰亞胺納米復(fù)合薄膜在10 kHz 頻率下的ε 溫度譜及tanδ 溫度譜。在30 ~80 ℃范圍內(nèi),溫度θ 升高,ε 值減小。這是因為θ 升高,薄膜內(nèi)部高分子鏈熱運動加劇,阻礙了聚合物分子的極性端基與側(cè)鏈隨外加交變電場的取向極化作用,從而使ε 值逐漸減??;當(dāng)θ>80 ℃時,ε 值基本保持不變,這是因為此時分子鏈的熱運動已經(jīng)非常劇烈,聚合物分子極性端基與側(cè)鏈極化的建立已經(jīng)完全跟不上外加交變電場的變化頻率,從而僅剩下瞬時位移極化對ε 值的貢獻(xiàn)。
tanδ 逐漸下降,這是因為θ 升高,分子熱運動加劇,薄膜內(nèi)部高分子鏈端基及側(cè)鏈的取向極化作用削弱,從而使tanδ 減??;以70 ℃為轉(zhuǎn)換點,其tanδ 值逐漸升高,并在110 ℃處出現(xiàn)峰值,隨后tanδ 值逐漸下降,這與弛豫現(xiàn)象的特點相符合。