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復合材料擊穿強度性能實驗的研究
復合材料的擊穿強度隨填料的增加而減小。這是由于無機填料和聚合物基體間電性能的差異，在界面附近會發(fā)生電場畸變，使得電場應力在局部集中，從而引發(fā)擊穿。電介質(zhì)的最大儲能密度通過以下公式運算:
其中C為復合材料的介電常數(shù)，E是復合材料的擊穿強度，所以復合材料的擊穿越大，材料的儲能效果越好。
圖2.20所示，為復合材料擊穿特性圖，從圖中可以看到隨著填料的增加，復合材料的擊穿性能不斷下降，表現(xiàn)好的為體積分數(shù)為2.5%CCTO納米顆粒，當體積分數(shù)為7.5%時，CCTO納米線的擊穿強度要高出CCTO納米顆粒很多，CCTO納米顆粒在這個時候發(fā)生了突降，而CCTO納米線的擊穿特性更加穩(wěn)定，這很大程度和材料的結(jié)構(gòu)有關，球狀CCTO更容易發(fā)生團聚，當填料增高時，團聚現(xiàn)象突增，表面缺陷增多，電荷聚集明顯，容易發(fā)生擊穿，也容易出現(xiàn)介電性能的突變。
對復合材料進行D-E曲線測試，得到其介電儲能密度，D-E曲線如圖2.21所示。通過對比可以發(fā)現(xiàn)，氧化鋁包覆的復合材料在擊穿電壓上有所提高，未包覆氧化鋁的復合材料擊穿僅僅可以達到240MV/m，這主要與欽酸銅鈣材料本身特性
有關，高介電損耗和與基體巨大的介電差異導致?lián)舸┖艿?，將表面包覆氧化鋁后，可以提高材料的擊穿強度。
將圖2.21進行積分處理，得到復合材料的放電儲能密度和儲能效率，如圖2.22所示，儲能密度隨著填料的增加而增加，且欽酸銅鈣納米線復合材料的儲能密度略高于添加納米顆粒的復合材料的儲能密度，當體積分數(shù)為5%時，添加欽酸銅鈣
納米線的復合材料儲能密度可以達到1.67J/c耐，此時添加欽酸銅鈣納米顆粒復合材料的儲能密度為1.28 J/c耐，提升了30%。可以得出欽酸銅鈣納米線有著更好的儲能密度。從儲能效率我們也可以看到，雖然隨著填料的增加，儲能效率均有所下降，但是欽酸銅鈣納米線復合材料有著更高的儲能效率。因此在儲能密度和儲能效率上，欽酸銅鈣納米線也表現(xiàn)出比欽酸銅鈣納米顆粒更加優(yōu)異的性能。
