Формирование и релаксация заряда в нанокомпозитах на основе полиэтилена

Abstract

Во введении проанализированы литературные данные о влиянии нанодисперсных наполнителей на электретные свойства полиолефинов. Отмечено, что дальнейшее накопление экспериментального материала позволит сделать более обобщающие выводы о механизмах повышения величины и стабильности электретного заряда в полимерных нанокомпозитах, которые могут найти применение в медицине, радиоэлектронике и других областях. Цель работы заключена в исследовании зарядового состояния нанокомпозитов на основе двух видов полиэтилена (высокого давления и сверхвысокомолекулярного), подвергнутых поляризации в коронном разряде и дополнительной обработке лазерным излучением. В основной части изложены сведения о методах исследования, приведены результаты экспериментальных исследований и их обсуждение. Установлено, что увеличение содержания наполнителя (монтмориллонита) приводит к росту абсолютных значений термостимулированных токов (ТСТ), что можно объяснить поляризацией Максвелла–Вагнера на границе раздела «наполнитель–матрица». Лазерная обработка образцов приводит к резкому увеличению (на 2–3 порядка) интенсивности пика ТСТ, соответствующего температуре плавления полиэтилена. Обработка образцов в коронном разряде приводит к существенному росту эффективной поверхностной плотности заряда, причем модифицирование образцов ненамного повышает величину заряда. Релаксация заряда нанокомпозитных короноэлектретов происходит так же, как у ненаполненных короноэлектретов: положительный и отрицательный заряды по абсолютной величине постепенно спадают во времени, не меняя своей полярности, т.е. происходит снижение величины как гетеро-, так и гомозаряда. Иначе ведут себя нанокомпозитные фотоэлектреты, т.е. короноэлектреты, подвергнутые дополнительной обработке лазерным излучением. Если отрицательный заряд по абсолютной величине постепенно уменьшается со временем, не меняя знака, то для положительного заряда наблюдается инверсия знака заряда, что, исходя из классических представлений, соответствует переходу гетерозаряда в гомозаряд. В заключении приведены выводы по работе, а также отмечено, что полученные результаты не всегда могут быть интерпретированы с точки зрения классических представлений об электретном состоянии полимерных материалов. Остается открытым вопрос о стабильности заряда в нанокомпозитных электретах, полученных как в коронном разряде, так и при лазерном облучении. Требует также дальнейшего изучения вопрос об инверсии знака заряда в фотоэлектретах.