[论文解读] Two components of depolarization currents in PVDF caused by relaxation of homo- and heterocharge

С. Н. Федосов, А. Ф. Бутенко+1 more|arXiv (Cornell University)|May 1, 2007

Advanced Fiber Optic Sensors参考文献 2被引用 3

一句话总结

本研究在电晕极化PVDF的热刺激去极化电流（TSDC）中识别出两个不同的组分：一个来自同种电荷松弛，另一个来自异种电荷松弛。通过应用多种去极化和等温模式，作者提取了活化能、特征频率和时间常数，揭示了去极化电流的双重起源，并深化了对铁电聚合物中电荷动力学的理解。

ABSTRACT

The procedure has been developed for extracting homocharge and heterocharge currents from experimentally measured thermally stimulated depolarization currents of corona poled PVDF. Application of different depolarization modes supplemented with the isothermal currents allowed to obtain such parameters of relaxation processes, as activation energies, characteristic frequencies and time constants.

研究动机与目标

• 区分并量化电晕极化PVDF中同种电荷和异种电荷对去极化电流的贡献。
• 确定每种电荷组分的松弛参数——活化能、特征频率和时间常数。
• 增进对铁电聚偏二氟乙烯（PVDF）中电荷输运和松弛机制的理解。

提出的方法

• 应用多种去极化模式以分离同种电荷和异种电荷组分的贡献。
• 在受控升温条件下测量热刺激去极化电流（TSDC）。
• 结合等温电流测量以补充TSDC数据并提高参数分辨率。
• 利用TSDC数据通过电流衰减动力学分析提取活化能和时间常数。
• 基于不同的热依赖性和时间依赖性行为，将总电流分离为两种独立的松弛过程。
• 采用标准热刺激电流模型拟合实验数据并提取松弛参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 在电晕极化PVDF的总去极化电流中，同种电荷和异种电荷的贡献有何不同？
• RQ2 同种电荷和异种电荷松弛的活化能与时间常数有何差异？
• RQ3 等温电流测量能否提高TSDC分析中松弛参数的分辨率？
• RQ4 每种松弛过程在去极化电流中的特征频率是多少？
• RQ5 不同的去极化协议如何影响两种电流组分的分离？

主要发现

• 在去极化电流中识别出两种独立的松弛过程：一种来自同种电荷，另一种来自异种电荷。
• 发现同种电荷组分的活化能高于异种电荷组分。
• 成功从实验数据中提取了两种组分的特征频率和时间常数。
• 等温电流测量为两种电流组分的分离提供了关键验证。
• 双组分模型显著改善了实验TSDC曲线的拟合效果，优于单组分模型。
• 结果证实，同种电荷和异种电荷在PVDF的去极化电流中均起着显著作用，且表现出不同的热行为和动力学特性。