有限元法计算树枝状BaTiO3/P(VDF-TrFE)复合材料的介电性能

• 作者: 刘晓林 曲鹏 朱新丰 李清华
• 来源期刊: 陶瓷学报
• 学科: 工学
• 关键词: 有限元法 复合材料 介电性能 电场分析 电位移
• 年，卷（期）: 2019,（4）
• 所属期刊栏目: 研究与探索
• 页码范围: 445-450
• 页数: 6页
• 分类号: TQ174.75
• 字数: 2434字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2019.04.006

摘要

以树枝状钛酸钡(B-BT)/P(VDF-TrFE)复合材料为研究体系,采用有限元法计算了B-BT添加量(1～7vol.％)以及B-BT颗粒主杆与电场方向夹角(θ)对复合材料介电常数的影响,并用电场分布统计模型计算复合材料击穿场强.结果 表明,每一体积分数的介电-角度曲线是关于θ=90°对称,当B-BT颗粒的主杆平行于电场(记为B-BT｜｜E)时,复合材料的介电常数与实验值接近,最大可达19.1;当B-BT主杆垂直于电场(记为B-BT⊥E)时,材料的击穿场强在411～452 kV/mm之间,储能密度达到9.5～11.5 J/cm3.对含单个B-BT的复合材料电位移及电场分布进行模拟,结果发现,当B-BT｜｜E时,材料内部产生较大的电位移,B-BT颗粒尖端位置产生较大的局部电场,说明B-BT｜｜E有利于提高材料介电常数,但不利于提高击穿场强;当B-BT ⊥E时,电位移及局部电场的情况与B-BT｜｜E时相反.此外,设计了黑松树状钛酸钡(Bp-BT)颗粒,对Bp-BT/P(VDF-TrFE)复合材料的介电性能进行计算,发现当Bp-BT ⊥E时,材料储能密度达到10.1～12.5 J/cm3,优于B-BT/P(VDF-TrFE),表明Bp-BT有可能作为提高复合材料储能密度的备选无机材料.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘晓林	北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室	34	268	11.0	15.0
2	朱新丰	北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室	2	0	0.0	0.0
3	曲鹏	北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室	3	0	0.0	0.0
4	李清华	北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室	1	0	0.0	0.0