Dielectric response and breakdown behavior of polymer-ceramic nanocomposites: The effect of nanoparticle distribution

نانوکامپوزیت های پلیمری-سرامیکی در استفاده از سیستم قدرت پالس نقش مهمی را ایفا می کنند، به دلیل تراکم توان فوقانی و توان شارژ سریع-تخلیه سریع. این بسیار امیدوار کننده است که آنها را در خازن ذخیره انرژی و وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی برای پیشرفت اخیر در چگالی انرژی بهبود بخشد. کسر حجم، مورفولوژی، اندازه، نسبت ابعاد و توزیع ذرات سرامیکی تاثیر قابل توجهی بر پاسخ دی الکتریک و قدرت شکست نانو کامپوزیت ها دارد که دو عامل اصلی تعیین کننده چگالی انرژی نانو کامپوزیت ها است. در این مطالعه روش کاشتی برای توصیف توزیع نانوذرات سرامیکی در ماتریکس پلیمری معرفی شده و سپس بر روی تأثیر توزیع نانوذرات بر پاسخ دی الکتریک و مقاومت شکست نانوکامپوزیت ها از طریق روش المان محدود و روش میدان فاز تمرکز می کنیم. نتایج نشان می دهد که توزیع غیر یکنواخت نانوذرات سرامیکی غلظت میدان الکتریکی محلی را تشدید می کند، به طوری که کمی پاسخ دی الکتریک را افزایش می دهد اما قدرت شکست نانوکامپوزیت ها را به طور جدی کاهش می دهد. برای بررسی تأثیر اندازه ذرات سرامیک بر قدرت شکست نانوکامپوزیت ها، سه نوع نانوذرات به خوبی توزیع شده با قطر مختلف ذرات نیز با استفاده از روش مشابه محاسبه شده است.