有限元法研究填料形貌与介电常数对无机/有机介电复合材料介电性能的影响

来源期刊：复合材料学报2019年第12期

论文作者：朱新丰 曲鹏 彭晓晗 杨冰 张美玉 刘晓林

文章页码：2887 - 2893

关键词：无机/有机介电复合材料;有限元法;填料形貌;介电常数;电场分布;

摘    要：为了开发高储能密度的无机/有机介电复合材料,本文采用有限元法分别研究了直径为100nm的球形填料与基体介电常数的比值(k)、球形填料在复合材料中的排列方式、球形填料尺寸(100～300nm)、纤维状填料长径比(α)和片状填料的球形度(β)对复合材料介电性能的影响。计算结果表明,当k值大于20时,复合材料的介电常数变化不明显;球形填料沿电场方向成链式排列时,复合材料有较大的介电常数,且材料中球形填料附近处存在较大的电位移和较大的电场,说明这种填料排列方式有利于材料介电常数的提高,但会削弱材料的耐击穿能力;当球形填料随机分布时,颗粒尺寸变化对复合材料介电常数的影响不明显。对于纤维状填料,其长径比α越大且长轴沿电场方向分布时,填料自身及周边会产生较大的电位移,表明这种情况有利于复合材料介电常数的提高。对于片状填料,其球形度β越小,填料与基体界面处高电场区域越小,表明材料的耐击穿能力越高。本研究可为高介高储能材料的实验研究提供理论指导。