多场作用下聚酰亚胺基纳米电介质界面结构演化的原位同步辐射研究

Under the electrical field, polymer-based nanodielectric interface structure and evolution will play a decisive role for electrical insulation performance of material.This is the important scientific problem in the field of engineering dielectric.This project start with the synthesis of high performance polyimide based nanodielectric, and then give more insight into the its microstructure evolution related to temperature and AC current via various characterization methods, such as Synchrotron radiation X-ray (SAXS,WAXS). Meanwhile, the changes in chemical bond, band gap as well as charge distribution will be simulated by Materials Studio software. By making full use of both in-situ and off-line tests, theoretic stimulation and practical experiments, New phenomenon and meaningful conclusion will be explored and act as guider to help us find mew way to characterize, predict and improve performance of corona-resistant materials.

聚合物基纳米电介质的界面结构及其随外场的演化将对纳米电介质的宏观电气绝缘性能起决定作用，其为工程电介质领域尤为关注的科学问题，本项目力图制备高性能聚酰亚胺基纳米电介质，并在不同温度场下进行交流老化试验，同时利用强度比普通X射线高数万倍的同步辐射X射线对薄膜进行在线原位测试，探究有机无机两相间的界面结构等微观结构的演化信息；对不同温度老化后的样品，利用常规测试手段（SEM TEM等）测试微观结构变化，利用软件模拟研究体系化学键、带隙、电荷分布等参量随外场演化规律。原位测试与离线测试相结合，理论模拟与实验测试相结合，以原位测试为手段，以理论模拟为指导，以其他静态测试为辅助，发现新现象，总结新规律。探索不同温度下电晕老化机理，进而指导材料制备，为提高材料性能提供理论依据，为纳米电介质界面结构测试探索新手段，为预报纳米电介质失效开拓新方法。

在项目执行过程中，依据任务书中预定的研究计划，切实与几个相关合作单位进行深入合作，系统的开展了本项目研究。从提升聚酰亚胺基纳米电介质电气绝缘性能、探索纳米电介质测试新方法、分析聚酰亚胺基纳米电介质的分子结构及认识聚酰亚胺纳米电介质电气绝缘机理多个角度入手，系统地从材料、物理、化学与电气等学科多角度研究了聚酰亚胺基纳米电介质特性，获得了聚酰亚胺基纳米电介质制备新工艺；获得了其微结构的表征的新方法；获得了其电气绝缘机理研究；获得了其分子结构的模拟及复合材料性能预测的相关规律。以同步辐射高能X射线测试为主要手段，以获得高电气绝缘性能聚酰亚胺基复合材料为目标，以理论模拟与预测为指导。本项目研究揭示了聚酰亚胺基纳米电介质的电晕老化规律；为测试表征纳米电介质引入了新的工具，为探索无序、混沌的纳米电介质结构拓展了新视野，为纳米电介质理论发展提供了有益补充。