环氧树脂/富勒烯纳米复合材料空间电荷注入特性

高温与强电场作用下环氧树脂绝缘空间电荷注入诱发电场畸变,加剧绝缘劣化甚至引起击穿放电故障,严重威胁电力、电子设备安全稳定运行。纳米掺杂在提升环氧树脂复合材料介电性能方面表现优异,但高温与强电场下纳米复合材料的空间电荷注入抑制效果及机理仍有待进一步证实与分析。该文制备了不同含量富勒烯(C₆₀)掺杂的环氧树脂纳米复合材料,采用改进的电声脉冲法研究其在高温(80℃、150℃)和强电场(100、150k V/mm)条件下空间电荷注入与积聚特性。结果表明,C₆₀的引入对高温、强电场下环氧树脂绝缘电荷注入和积累有明显的抑制作用。基于密度泛函理论计算分析环氧树脂和富勒烯的分子轨道能级和3D电势分布规律,发现C₆₀量子点能够调控EP/C₆₀纳米复合材料电荷输运行为,抑制载流子的注入,减少空间电荷的积累。上述试验和仿真结果证明,掺杂C₆₀可以有效改善环氧树脂绝缘高温和强电场下空间电荷注入特性。     

环氧/纸复合材料击穿特性及空间电荷的研究

研究对比了纯环氧树脂和环氧/纸复合材料的击穿及空间电荷特性,深入探讨加入绝缘纸对环氧树脂空间电荷的影响及其破坏机理。研究发现,在交流电场下,环氧/纸复合材料的击穿电压比纯环氧树脂低;而在直流电场下,环氧/纸复合材料的击穿电压比纯环氧树脂高。这是因为在环氧树脂中加入纸会在环氧树脂和纸的界面处产生异极性的空间电荷,在低电场下,环氧/纸复合材料的电场畸变较高,但在高电场下,它可以使电场畸变降低。     

绝缘支撑用环氧树脂复合材料的空间电荷特性研究

为探究特高压电力设备中绝缘支撑用环氧基材料的空间电荷特性差异的内在机理,以环氧树脂和微米氧化铝/环氧复合材料为对象,研究了不同电、热环境下材料的空间电荷动态特性,并讨论其陷阱分布特性。结果表明：环氧树脂及其复合材料的空间电荷分布均表现出明显的温度特性与场强特性,在高温高场下电荷更易于从电极处注入并在试样内迁移,入陷电荷数量增加。高温下氧化铝填料的高导热性使得电荷消散较快,氧化铝/环氧复合材料的电荷积聚现象有所改善。在高场条件下,氧化铝/环氧复合材料比环氧树脂更容易积聚同极性电荷,氧化铝材料的陷阱密度较小,使得同等条件下试样内部产生更大程度的电荷积累与场强畸变。     

环氧树脂/改性氮化硼导热复合材料的制备与性能研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性氮化硼(BN),以此微粒为导热填料制备了环氧树脂(EP)/改性BN导热绝缘复合材料。研究了改性BN含量对复合材料导热性能、电绝缘性能及热稳定性能的影响。结果表明:改性BN能够均匀分散于环氧树脂复合材料中;随着改性BN的加入,复合材料的热导率逐渐上升,体积电阻率略有下降,当改性BN的含量为14.6%时,复合材料的热导率达到0.62 W/(m·K),较纯环氧树脂的热导率提高了169.6%,且复合材料仍保持优异的绝缘性能;随着BN含量的增加,复合材料的热分解温度呈现先升高后降低的变化趋势,当BN的含量为10.2%时,复合材料失重10%时的热分解温度(T10)上升到最高值376.4℃,较纯环氧树脂提高了18℃。     

新型可回收氮化硼/环氧树脂复合材料导热与介电性能研究

热固性环氧树脂因具有优异的导热性能与绝缘性能在电工装备领域得到广泛应用,由于其具有稳定的三维网络结构和不溶性,回收再利用存在挑战性。本文将不同质量分数的氮化硼（BN）加入到环氧（EP）/4-甲基六氢苯酐降解体系中,制备出高导热、高绝缘、可降解型BN/EP复合材料,并对BN/EP复合材料的导热性能、介电性能以及可降解性能进行研究。结果表明：以2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚作为催化剂,在乙二醇作用下该BN/EP复合材料可在200℃下实现常压降解。BN质量分数为15%的BN/EP复合材料热导率为0.335 W/(m·K),比纯EP树脂提高了34%;交流电气强度为101.7 kV/mm,比纯EP树脂提高了13%。BN/EP复合材料可经酯交换降解得到EP降解产物（EDP）,与EDP复合后,BN/EP复合材料的导热性能和电气强度基本保持不变。     

改性氮化硼/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

采用多巴胺盐酸盐对氮化硼(BN)进行表面改性,然后在BN表面沉积银纳米粒子,得到复合填料Ag@BN。以Ag@BN填充环氧树脂制备复合材料,研究填料改性、含量对复合材料导热性能、介电性能的影响。结果表明:改性后的BN微粒能均匀地分散在环氧树脂体系中,当Ag@BN质量分数为50%时,Ag@BN/EP复合材料的热导率达到1.321 W/(m·K),较纯环氧树脂材料提高了275%,同时1 kHz下复合材料的介电常数提高至10.8,介质损耗因数维持在0.5以下。     

氮化硼纳米片/环氧树脂复合材料的制备与热性能研究

通过十八胺改性氮化硼纳米片制备了氮化硼/环氧树脂复合材料,并对氮化硼/环氧树脂复合材料的热性能进行了研究。结果表明:加入氮化硼纳米后,复合材料的玻璃化转变温度提高了20℃,当氮化硼含量为7%时,复合材料的玻璃化转变温度最高为223.5℃,热分解温度最高,耐热性能明显提高,储能模量从纯环氧树脂的1 800 MPa增加到2 700 MPa。随着氮化硼含量的增加,复合材料的热膨胀系数逐渐减小,导热系数逐渐增加,从纯环氧树脂的0.139 W/(m·K)提高到氮化硼含量为10%时的0.23 W/(m·K)。     

环氧树脂/BN导热绝缘材料表面击穿特性研究

通过在环氧树脂基体中添加氮化硼（BN）颗粒以提高环氧树脂的热导率,研究了BN颗粒质量分数对脉冲电压下表面击穿试验中热导率以及放电量等的影响,得出了随着BN颗粒质量分数的增加热导率随之增加而放电量随之减小的趋势.表明,BN颗粒提高了环氧树脂的热导率,进而提高了环氧树脂复合材料的耐表面击穿性能.     

氧化铝/环氧树脂复合材料空间电荷特性与高温高湿环境下交流电场老化

通过添加微、纳米氧化铝颗粒,制备了氧化铝/环氧树脂复合材料。研究了不同粒径、不同含量氧化铝颗粒对复合材料空间电荷的影响;同时对试样进行高温高湿环境下交流电场老化,再次测量其空间电荷分布,比较分析氧化铝/环氧树脂复合材料在老化前后的电气特性。实验结果表明,微、纳米氧化铝的掺杂使复合材料在直流高压电场下聚集更多空间电荷,且随着氧化铝质量分数的增加而增加,而纳米复合材料积聚空间电荷的现象比微米复合材料更明显。通过比较空间电荷分布发现常温固化型环氧树脂材料在固化过程中,微米氧化铝颗粒在环氧树脂中会发生明显的沉降现象,从而形成含量差异明显的上、下氧化铝/环氧树脂复合材料。将复合材料在80℃、90%RH的环境和AC 20k V/mm电场强度下,连续老化16h,并测量其空间电荷分布,结果表明纳米氧化铝/环氧树脂复合材料相对于纯环氧树脂、微米氧化铝/环氧树脂复合材料具有更好的抗老化能力。     

环氧树脂/氮化硼微纳米复合材料的导热与电气绝缘性能研究

以环氧树脂(EP)为基体,采用行星共混法制备了不同质量分数的微米BN/EP复合材料(EPM)和纳米BN/EP复合材料(EPN),分析了BN微、纳米填料对复合材料导热性能和电气绝缘性能的影响及其机理。结果表明:相同的BN质量分数下,EPN比EPM具有更高的热导率。EPM和EPN的电气强度随BN质量分数的提高先增大后减小,在相同BN质量分数下,EPN比EPM具有更高的电气强度;EP、EPN以及EPM的介电常数(εr)和介质损耗因数(tanδ)均随温度的升高而增大;同一温度下,EPM和EPN的εr均大于EP,而tanδ均小于EP。在80℃以下,EPM和EPN与EP的电导率相差不大;而在80℃以上,EPM和EPN的电导率显著低于EP,并且相同BN质量分数的EPN电导率明显低于EPM。BN微纳米填料的填充可显著提高环氧树脂的导热性能和高温下的电气绝缘性能。     

功能化氮化硼纳米片/环氧树脂复合材料的制备与热性能研究

通过合成液晶与BN纳米片共混超声而制得功能化氮化硼纳米片(BN-LCP),然后采用该功能化氮化硼纳米片制备了环氧树脂/BN-LCP复合材料,并对其热性能进行研究。结果表明:加入功能化氮化硼纳米片后,环氧树脂/BN-LCP复合材料的初始储能模量比纯环氧树脂提高了748 MPa,玻璃化转变温度提高29℃;随着BN-LCP填充量的增加,复合材料的线膨胀系数逐渐减小,导热系数增大。     

电子封装用环氧树脂/氮化硼导热复合材料的研究进展

环氧树脂(EP)是常用的电子封装材料,向环氧树脂中添加高导热氮化硼(BN)填料是提高环氧树脂复合材料热导率的有效方法之一。本文介绍了电子封装用环氧树脂基复合材料的导热机理,综述了近年来电子封装用环氧树脂/氮化硼复合材料的研究进展,最后展望了环氧树脂/氮化硼导热复合材料的发展前景。     

纳米银/环氧树脂复合物的电阻和击穿特性研究

用辐照法制备了纳米银/环氧树脂复合材料,对复合材料的微观结构进行了表征,并对其电阻和击穿场强特性进行了研究。在研究材料的击穿性能时引入了Weibull统计的方法,能得出材料内部的更多信息,这也是本文的创新点所在。研究结果表明,在合适的纳米银含量时,这种复合材料表现出高于其基体的电阻率和击穿场强。作者利用纳米金属粒子在绝缘体中的库伦阻塞效应对这些结果进行了解释。     

微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料热导率和击穿强度的研究

为研究微、纳米氧化铝无机颗粒对环氧树脂导热性能和电性能的影响,制备出了不同含量微/纳米氧化铝/环氧树脂复合材料。结果表明:纳米氧化铝提高了环氧树脂的击穿强度,而微米氧化铝则降低了击穿强度。环氧树脂的热导率随着氧化铝含量的增加而增大,纳米氧化铝因氧化铝颗粒与环氧树脂之间的高热阻而对环氧树脂热导率影响相对较小。     

温度对环氧树脂空间电荷特性影响的研究

用电声脉冲法(PEA)测量了纯环氧试样不同温度下玻璃化温度转变前后的空间电荷分布,并分析了不同电场下环氧材料中异极性电荷形成的原因。实验发现不同温度下的空间电荷分布具有明显的差异;水分等挥发性杂质对环氧材料中的空间电荷形成具有较大影响。     

不同温度下环氧树脂空间电荷特性仿真研究

研究直流电压下环氧树脂复合材料的电荷输运特性对推进直流气体绝缘金属封闭输电线路的发展至为重要。文中基于双极性载流子输运模型,通过对0、30、60、105℃下环氧树脂内部的空间电荷分布规律进行数值计算研究,获得了温度对环氧树脂材料内部空间电荷输运特性的影响规律,以及不同温度下环氧树脂复合材料内电场强度分布规律。结果表明:在0℃和30℃下,环氧树脂复合材料内为电子电荷主导,迁移作用使得靠近阳极附近的电场强度升高。随着温度的升高,电荷分布到达稳态所需要的时间随之减少,而电场强度最大值也随之降低。60℃和105℃下环氧树脂内电荷分布与0℃和30℃下的电荷分布呈现完全不同的趋势。高温下电荷的迁移作用和陷阱的捕获作用加强,使得电荷更为容易积聚与电极附近,从而同时削弱阳极和阴极与材料界面处的电场强度。研究成果可以为直流输电管道绝缘子的材料改性和空间电荷特性的精密调控提供理论依据。     

气体绝缘输电管道用环氧树脂/氮化硼高导热复合材料表面电荷动态特性

大容量气体绝缘管道输电(GIL)运行过程中产生的温升问题会加速环氧树脂绝缘子老化,温度梯度下绝缘子表面电荷行为也与沿面闪络密切相关。为解决上述问题,制备了环氧树脂/氮化硼(EP/BN)高导热复合材料,研究其在加热至60oC再散热不同时间下针板电晕后的表面电荷动态特性。结果表明:在相同温度下,试样表面电荷消散速度随着BN含量的增加而先减慢后加快,起始表面电荷密度先升高后降低;对于同一种试样,随着散热时间的增加,表面电荷消散速度变慢,起始表面电荷密度升高,且通过陷阱能级分布特性发现,试样的深、浅陷阱能级均变低,深陷阱密度增大,浅陷阱密度减小,且BN掺杂含量越高,该分布特性越明显。     

颗粒尺寸及表面处理对氮化硼/环氧树脂复合材料介电特性的影响

为研究氮化硼(BN)/环氧树脂复合材料的介电特性,在环氧树脂中分别添加不同质量分数的微米BN、未处理纳米BN和表面处理纳米BN制备BN/环氧树脂复合材料,并对其进行微观分析、介电频谱和介电温谱实验,研究BN质量分数、BN粒径和偶联剂表面处理对环氧树脂复合材料介电特性的影响。结果表明:复合材料的介电常数、介质损耗和电导率比纯环氧树脂有所降低;未处理纳米BN/环氧树脂复合材料和微米BN/环氧树脂复合材料的介电常数随BN质量分数的增加而减小;表面处理纳米BN/环氧树脂复合材料的介电常数随BN质量分数的增加而增大;纯环氧树脂和BN/环氧树脂复合材料的介电常数在10～110℃随温度升高呈上升趋势;纯环氧树脂和BN/环氧树脂复合材料的介质损耗在50～110℃随温度升高而增加,且增加幅度较大。     

MgO/LDPE纳米复合材料制备及其空间电荷特性

为了降低低密度聚乙烯中的空间电荷积累,在自制纳米MgO粉体的基础上,采用熔融共混法,制备了氧化镁/低密度聚乙烯(MgO/LDPE)纳米复合材料,并通过扫描电镜(SEM)观察了MgO/LDPE纳米复合材料中的MgO粒径大小和分散情况,采用差热扫描量热法(DSC)确定了不同MgO质量分数纳米复合材料的结晶度,采用电声脉冲法(PEA)测量了不同MgO质量分数纳米复合材料的空间电荷分布,测量了不同MgO质量分数纳米复合材料的拉伸性能。试验结果表明,MgO/LDPE纳米复合材料体系中,MgO粒径约为50nm,且分散均匀;不同MgO质量分数纳米复合材料的弹性模量和抗张强度均高于纯LDPE的,且MgO质量分数为2%时达到最大值;不同MgO质量分数纳米复合材料的结晶度均高于纯LDPE的;纳米MgO能抑制空间电荷的注入和其在材料体内的迁移,质量分数为3%时,MgO/LDPE纳米复合材料中的空间电荷得到了良好的抑制。