基于第一性原理的表面氟化聚乙烯界面势垒特性研究

蒲路¹，赵学风¹，陈曦²，吴彪³，段玮¹，邓军波²

1. 国网陕西省电力公司电力科学研究院2. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室3. 上海置信电气股份有限公司

摘 要：为了从分子层面解释表面氟化聚乙烯相比于聚乙烯空间电荷更少的原因,采用第一性原理对构建的表面氟化聚乙烯模型进行计算。探讨了分子模型的静电势能分布、范德华表面局部电子亲和能、态密度和核-壳模型的轨道分布及平面平均静电势能,从微观角度对聚乙烯表面氟化界面的电子结构进行了分析研究。结果表明:聚乙烯的最低未占轨道（LUMO）具有链间特性,而氟化层具有链中特性。随着轨道序号的上升,轨道分布在二者界面呈现出从氟化层的链上转移至聚乙烯链间的过渡特征。聚乙烯本体具有负的电子亲和能,而氟化层具有正的电子亲和能,聚乙烯和氟化层结构界面处会形成电子势垒,起到抑制电子注入的作用。

关键词：聚乙烯;聚四氟乙烯;氟化;静电势能;第一性原理;