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Multiscale analysis of nanocomposite insulation materials and clarification of mechanism of insulation enhancement

纳米复合绝缘材料的多尺度分析及绝缘增强机理的阐明

基本信息

批准号：
22H01473
负责人：
尾崎良太郎
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01473/
关键词：
絶縁材料空間電荷移動度シミュレーション

项目摘要

本研究は、ナノコンポジット絶縁材料の特性を、近年発展が目覚ましい有機半導体の知見と技術を使って解析することが目的である。2022年度は、低密度ポリエチレン（LDPE）にフィラーを入れた場合のマクロスケールのシミュレーションを構築するために、酸化鉄(III)（Fe2O3）フィラーを添加したLDPEを用いて実験を行い、データを収集した。フィラー添加による物性値の変化を調べるために、無添加のLDPEを基準として、0.05%から0.25%のフィラー濃度を上げたサンプルを用意して、高電圧印加時の電流値と試料内部の空間電荷を測定した。Fe2O3フィラーの濃度が上昇すると空間電荷の蓄積が抑制され、電流値は上昇した。これらの変化をシミュレーションで再現するために、各条件でのパラメーターの移り変わりを調べた。しかしながら、電流を上昇させるパラメーターは複数あるため、複数の可能性が残る結果となっている。これらを解決するために、2023年度は別のフィラーでも実験を行い、どのパラメーターが最も効いているかを調査する。また更に、現象論的なマクロスケールなシミュレーションだけではなく、電子の輸送を考えたモンテカルロシミュレーションも行った。今年度は、Miller-Abraham型のホッピングレートに基づくモンテカルロシミュレーションを開発し、フィラーが入っていないLDPEの高電界下での絶縁材料の移動度を検討した。シミュレーションは、高電界領域において移動度が下がる傾向を示したが、実験結果の方がより移動度が小さくなるため、現在の仮定しているシミュレーション条件だけでは十分ではなく、絶縁材料により適したモデルを構築する必要がある。上記の空間電荷シミュレーションとは別に、圧力波を用いた空間電荷計測の精度向上のために、圧力波の伝搬シミュレーションも開発した。

This study aims at analyzing the characteristics of organic semiconductor materials and the development of organic semiconductor technology in recent years In 2022, low density polyethylene (LDPE) was added to the mixture of iron (III) and iron (III). The change of physical properties of the sample was determined by adding 0.05% LDPE to the sample. The concentration of Fe2O3 increases, the accumulation of space charge is suppressed, and the current value increases. All conditions are adjusted according to the change of the color. For example, if the current rises, the probability of the current rising will increase. This is the first time that we've been able to find a solution to this problem. In addition, the phenomenon of the transmission of electricity is also discussed. This year, Miller-Abraham type insulation materials were developed and the mobility of insulation materials in the high electric field was discussed. In the high voltage domain, the mobility tends to decrease, and the results show that the mobility is small, and the stability of the current mobility conditions is necessary for the construction of high voltage and insulation materials. The space charge measurement accuracy of the above mentioned space charge measurement system is improved due to the difference between the pressure wave and the space charge measurement system.