目前， 在薄膜中掺杂无机纳米粒子提高其耐电晕放电的机理尚无统一观点， 这可能是因为无机纳米粒子具有优异的耐电晕性能， 也有可能是因为在聚合物基体中掺杂的无机纳米成分改变了薄膜的介电性能， 进而提高了其耐电晕能力 。

添加纳米粒子对介质极化的影响

利用L CR测试仪分别测试杜邦1 00CR 薄膜和1 00HN薄膜的介电常数随频率的变化趋势，1 00CR 薄膜的相对介电常数明显大于1 00HN薄膜。一方面， 由于加入的无机纳米成分比聚酰亚胺有机成分具有更大的相对介电常数， 因此对于两相材料， 该复合材料具有复相非均质材料的性能， 即ε m in<ε<ε m ax（ 其中， ε为复合材料的介电常数； ε m in为复合材料各成分的最小介电常数；ε m ax为复合材料各成分的最大介电常数） ； 另一方面，由于复合材料中许多界面存在大量缺陷， 电荷在界面中的分布发生变化， 在特定频率电场作用下， 薄膜内部正负电荷分别向两极移动， 在界面缺陷处聚集，形成电偶极矩， 即异号电荷位移产生松弛极化， 导致纳米复合材料的介电常数增大 。

在外电场作用下， 介质极化产生极化电荷， 其电场方向与外加电场方向相反， 削弱了介质中的电场。由于 A l 2O 3 的介电常数大于聚酰亚胺的介电常数，故在 A l 2O 3 纳米颗粒内形成的退极化场强度比聚酰亚胺中的大； 薄膜表面的A l 2O 3 纳米颗粒产生了大量的极化电荷， 屏蔽了薄膜中的电场， 因此极化电荷起到了削弱聚酰亚胺薄膜中电场的作用。纳米复合聚酰亚胺薄膜中的无机纳米粒子－聚合物间的势垒可以阻止电荷的注入 。

添加纳米粒子对电导率的影响

在复合材料中掺杂无机纳米会使其电导率增大， 1 00CR薄膜的电导率比1 00HN 薄膜大1个数量级（ 在2 3℃时， 100CR、 100NH 薄膜的单位体积电阻率分别为2．3×10 1 6、 1．4×10 1 7Ω·c m， 其单位面积电阻率分别为3．6×10 1 6、 1×10 1 7Ω） 。这可能是因为复合材料中的 A l 2O 3 纳米粒子是以微晶形式存在的，具有较宽的导带和较小的禁带宽度， 更易发生电子的热激发， 进而增大复合材料中自由载流子的密度；此外， 纳米粒子表面电荷更易电离形成自由电荷， 该自由电荷形成自由载流子， 导致电阻率下降。在老化过程中， 根据 T anaka提出的纳米电介质电晕老化模型， 在1 00CR薄膜中的无机纳米颗粒界面区内存在具有一定导电性的松散层， 电晕老化导致有机物烧蚀， 进而相互连通形成网状结构， 使薄膜的电导率增大 。

电导率增大所造成的主要影响为： （ 1） 表面电导率的增大使得表面电荷衰减速度加快， 残余电荷更少； （ 2） 薄膜内部空间电荷更不易积累； （ 3） 局部放电腐蚀气隙表面的有机物在气隙表面形成无机纳米粒子层， 气隙表面电导率的增大使得放电产生的电荷的衰减速度加快， 当脉冲电压极性反转时，气隙表面电荷形成的反向电场减弱， 使得平均放电量减小 。

添加纳米粒子对陷阱参数的影响

分别对1 00HN、 100CR薄膜施加频率为1kHz、占空比为5 0%的双极性脉冲方波电压， 脉冲方波电压峰－峰值从2 50V（ 即宏观电场强度1 0kV /mm） 逐级升高到20 00V（ 即宏观电场强度8 0kV /mm） ， 测试体电荷密度随电场强度的变化趋势。根据所得数据绘制体电荷密度随介质电场强度的变化曲线， 得到空间电荷积聚的阈值电场强度。未老化的1 00HN 薄膜和1 00CR 薄膜中体电荷密度随电场强度的变化情况。当介质内部无空间电荷聚集时， 体电荷密度和电场强度呈线性关系。若曲线斜率发生变化， 则变化点的电场强度值即为 阈 值 电 场 强 度。未 老 化 的1 00CR薄膜、 1 00HN薄膜的空间电荷积聚的阈值电场强度分别为3 8、 32．5kV /mm。Ⅰ区为O hm区， 所测得的体电荷密度是试样固有的载流子密度，因为在实际的聚酰亚胺薄膜中， 总是存在一定量的能够自由迁移的正（ 负） 带电粒子。Ⅱ 区为陷阱作用区， 曲线斜率k反映了空间电荷的积聚速率， k越大则空间电荷在介质中的聚集速率越快。1 00CR薄膜的k值明显大于1 00HN薄膜， 说明前者内部空间电荷积聚速率较快， 含有更多的浅陷阱。热电子的产生几率及其能量大小由陷阱密度和深度决定。增加浅陷阱密度、 减小深陷阱密度， 可增加电子落入浅陷阱的概率， 减小电子落入深陷阱的概率， 进而减小电子脱陷时形成高能量热电子的几率， 降低高能电子对聚合物的破坏作用。1 00CR 薄膜中存在更多的浅陷阱， 这可能是其耐电晕性能较好的重要原因 。