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【精彩论文】不同场强下新型绝缘聚合物的变色特性及其介电特性
观点凝练
摘要：为了依靠绝缘材料在电场下的颜色变化判断电力设备带电状态，制备了等规/无规聚（3-己基噻吩）（poly(3-hexylthiophene)，P3HT）共混薄膜。研究发现，等规P3HT纳米微晶在共混薄膜顶部均匀分布。随无规P3HT含量的上升，共混薄膜沿厚度方向表现出更好的绝缘性能。在无规P3HT含量为95%时，共混薄膜的工频介电常数为5.86，电阻率为3.2 T Ω·cm，直流击穿场强达到113 kV/mm。通过空间电荷积累光谱发现，当电场强度大于40 kV/mm时，电荷主要积累在绝缘的无规P3HT中，且共混薄膜吸收光谱450 nm处峰强度随电场强度的增加而升高，实现了空间电荷驱动的绝缘体系电致变色，为电力设备绝缘带电状态检测提供了新方法。
结论：本文基于reg-P3HT/irreg-P3HT共混体系，研究了共混薄膜的微观结构、介电特性及不同电场强度下的光谱特性，并利用高电场下的空间电荷注入实现了吸收光谱的变化，为电场驱动绝缘材料电致变色提供了方法和思路，并得出以下结论。
（1）reg-P3HT/irreg-P3HT共混薄膜各组分沿厚度方向分布不同，对于5% reg-P3HT的共混薄膜（厚度为20 nm），reg-P3HT主要富集在薄膜上表面2 nm处，形成均匀分布的有序纳米微晶形态，而irreg-P3HT主要分布在薄膜下部的18 nm范围内。
（2）reg-P3HT/irreg-P3HT共混体系的绝缘性能随着irreg-P3HT含量的上升而提升，当irreg-P3HT配比为95%时，共混薄膜的工频介电常数为5.86，电阻率为3.2 TΩ·cm，直流击穿场强为113 kV/mm。
（3）reg-P3HT/irreg-P3HT共混薄膜的CAS光谱吸收强度与外施场强正相关。随着外施场强的增大，注入共混薄膜的空间电荷首先积累在reg-P3HT中，引起560 nm处吸收峰的变化，并在电场强度为0.4亿V/m时趋于饱和；随后，注入的空间电荷主要积聚在irreg-P3HT中，并引起450 nm处吸收峰的升高，证明了材料内部积累的空间电荷驱动绝缘体系电致变色现象的发生。
引文信息
聂永杰, 景钰, 张萌, 等. 不同场强下新型绝缘聚合物的变色特性及其介电特性[J]. 中国电力, 2021, 54(11): 144-152.NIE Yongjie, JING Yu, ZHANG Meng, et al. Electrochromic and dielectric characteristics of advanced insulating polymer under various electric fields[J]. Electric Power, 2021, 54(11): 144-152.往期回顾
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编辑：杨彪校对：于静茹审核：方彤
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