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题名淬火温度对聚硫脲介电储能特性影响的分子动力学模拟
被引量：3
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作者
冯阳
渠广昊
李盛涛
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机构
西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室
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出处
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期2363-2373,共11页
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基金
国家自然科学基金(52207030)
电工材料电气绝缘全国重点实验室资助(EIPE22311)。
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文摘
为了提高聚硫脲(polythiourea,PTU)的储能密度,对PTU进行了淬火处理,并采用分子动力学模拟研究了PTU中氢键动力学性质对介电储能特性的影响机理。首先,借助热波动指数(thermalfluctuationindex,TFI)和约化梯度密度(reduction gradient density,RDG)描述了氢键作用模式和强度随淬火温度升高的演变规律。其次,计算了氢键供体分别与受体和氢原子的径向分布函数、自相关函数等,提取了氢键密度和平均寿命。最后,建立了氢键特征参数与介电常数的关联,揭示了淬火提高PTU储能密度的机理。研究发现,淬火温度升高,氢键作用模式发生了由双氢键至单氢键,并最终超过氢键阈值而断裂的演变规律,这造成氢键密度减少,表现为强极性双氢键硫脲阵列数目的减少,导致介电常数减小;同时,氢键强度持续减弱,氢键寿命缩短,动态变化加快,导致硫脲阵列转向势垒降低,这有利于增大介电常数。受氢键作用模式和强度的共同影响,PTU的介电常数随淬火温度升高呈现先增大后减小的变化趋势。当淬火温度为393 K时,PTU的介电常数增大至10,储能密度高达16.3 J/cm~3。
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关键词
聚硫脲
分子动力学模拟
氢键动力学性质
介电常数
储能密度
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Keywords
polythiourea
molecular dynamics simulation
h-bonding kinetic properties
dielectric constant
energy density
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分类号
TM53
[电气工程—电器]
TQ317
[化学工程—高聚物工业]
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