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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

朱新丰 曲鹏 彭晓晗 杨冰 张美玉 刘晓林

朱新丰, 曲鹏, 彭晓晗, 等. 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[J]. 复合材料学报, 2019, 36(12): 2887-2893. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190416.003
引用本文: 朱新丰, 曲鹏, 彭晓晗, 等. 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[J]. 复合材料学报, 2019, 36(12): 2887-2893. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190416.003
ZHU Xinfeng, QU Peng, PENG Xiaohan, et al. Computational study of both morphologies and dielectric constant of fillers on dielectric properties of inorganic/organic dielectric composites by finite element method[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2019, 36(12): 2887-2893. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190416.003
Citation: ZHU Xinfeng, QU Peng, PENG Xiaohan, et al. Computational study of both morphologies and dielectric constant of fillers on dielectric properties of inorganic/organic dielectric composites by finite element method[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2019, 36(12): 2887-2893. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190416.003

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

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20190416.003
基金项目: 国家自然科学基金(51372014)
详细信息
    通讯作者:

    刘晓林,教授,博士生导师,研究方向为功能材料,E-mail:liuxl@mail.buct.edu.cn

  • 中图分类号: TB332

Computational study of both morphologies and dielectric constant of fillers on dielectric properties of inorganic/organic dielectric composites by finite element method

  • 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100 nm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(100~300 nm)、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。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-26
  • 刊出日期:  2019-12-15

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