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文檔簡(jiǎn)介
1、界面是決定納米復(fù)合介質(zhì)介電性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素之一。弄清納米復(fù)合介質(zhì)中是否存在界面荷電現(xiàn)象,找到納米粒子本身的結(jié)晶行為,表面分子結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)特性差異與納米復(fù)合介質(zhì)界面荷電現(xiàn)象、吸潮特性及介電性能改善能力之間的聯(lián)系具有科學(xué)研究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文以氧化鎂(magnesium oxide,MgO)/低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)和二氧化硅(silica,SiO2)/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)做為研究
2、對(duì)象,以找到影響納米復(fù)合介質(zhì)介電性能的主要因素為目標(biāo),開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的工作:
研究納米MgO和納米SiO2的結(jié)晶行為,表面分子結(jié)構(gòu)及電化學(xué)特性等特征,了解兩種納米粒子的物理化學(xué)特性差異,用以分析納米粒子表面荷電層的形成機(jī)理;
應(yīng)用Zeta電勢(shì)測(cè)試技術(shù)測(cè)試納米 MgO和納米 SiO2粒子在聚乙烯石蠟中的Zeta電勢(shì)。應(yīng)用靜電力顯微鏡測(cè)試MgO/LDPE和SiO2/LDPE中的界面荷電現(xiàn)象。基于 Porod理論,應(yīng)用
3、同步輻射小角 X射線(xiàn)散射研究MgO/LDPE和SiO2/LDPE的界面荷電現(xiàn)象。綜合三種試驗(yàn)結(jié)果后發(fā)現(xiàn),SiO2/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)中存在界面荷電層,而 MgO/LDPE中無(wú)明顯的界面荷電層;
研究納米MgO和納米SiO2物性差異與納米復(fù)合介質(zhì)界面荷電行為之間的聯(lián)系,研究納米復(fù)合介質(zhì)界面荷電層的形成機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)納米復(fù)合介質(zhì)中界面荷電層的極性與納米粒子的等電點(diǎn)相關(guān),荷電層的帶電量與納米粒子/聚乙烯石蠟混合系的 Zeta電勢(shì)值
4、相關(guān);試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),具有荷電層的SiO2/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)比無(wú)界面荷電層的 MgO/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)具有更強(qiáng)的直流介電性能改善能力;
研究受潮對(duì) MgO/LDPE和SiO2/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)介電性能的影響,研究納米 MgO和納米 SiO2粉末的吸潮特性,通過(guò) Materials Studio仿真分析兩種納米粉末的吸潮機(jī)理,研究表明納米粉末的吸潮特性與納米粒子的結(jié)晶形態(tài)和納米粒子表面對(duì)水分子的吸附能相關(guān),在大于20kV
5、/mm的場(chǎng)強(qiáng)作用下,受潮將導(dǎo)致納米復(fù)合介質(zhì)介電性能下降,80℃下24h的烘干處理可基本移除納米復(fù)合介質(zhì)吸入的潮氣并使介電性能得以恢復(fù);
研究表面處理工藝對(duì) SiO2/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)分散性,吸潮特性和直流介電性能的影響,研究表明經(jīng)六甲基二硅氮烷偶聯(lián)處理的高分散性 SiO2納米粉末較經(jīng) KH550偶聯(lián)處理的 SiO2納米粉末具有更好的分散性,對(duì)于提升 SiO2/LDPE復(fù)合介質(zhì)的電阻率,空間電荷抑制能力及直流擊穿強(qiáng)度有積極影
6、響。且高分散 SiO2具有較強(qiáng)的憎水特性。添加該種納米粉末制備的SiO2/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)可在輕微受潮的情況下,依然保持優(yōu)良的直流介電性能;
研究 MgO/LDPE和SiO2/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)的電導(dǎo)特性及其對(duì)直流電纜絕緣層場(chǎng)強(qiáng)分布的影響。直流場(chǎng)下,電場(chǎng)分布具有電導(dǎo)率依賴(lài)關(guān)系,溫度變化引起的電導(dǎo)率變化,將導(dǎo)致電場(chǎng)分布與溫度分布有關(guān)。同時(shí),電導(dǎo)率與場(chǎng)強(qiáng)具有非線(xiàn)性關(guān)系,這種關(guān)系可在一定程度下平抑由于幾何結(jié)構(gòu)或溫差形成的絕緣層
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