不同納米顆粒復(fù)合低密度聚乙烯的空間電荷特性研究.pdf

1、現(xiàn)代電力工業(yè)的快速發(fā)展對絕緣材料的性能和可靠性提出了更高的要求，研究高性能的固體絕緣介質(zhì)是工程實際應(yīng)用的迫切需要。低密度聚乙烯(LDPE)作為一種廣泛應(yīng)用于交流輸電領(lǐng)域的絕緣材料，其在高壓直流輸電領(lǐng)域的推廣受到了空間電荷問題的限制。納米電介質(zhì)因其在提高電氣擊穿強(qiáng)度、抑制空間電荷注入和調(diào)控載流子運動等方面具有良好的電氣性能受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。本文研究了不同納米顆粒摻雜對低密度聚乙烯復(fù)合介質(zhì)空間電荷分布特性的影響，結(jié)合其電導(dǎo)特性和陷阱特性

2、，探究納米復(fù)合介質(zhì)內(nèi)部空間電荷的抑制機(jī)理，為高性能高壓直流電纜絕緣材料的研發(fā)和評估提供試驗數(shù)據(jù)和理論支持。
　　通過熔融共混法制備了SiO2/LDPE、ZnO/LDPE、MgO/LDPE納米復(fù)合介質(zhì)。通過掃描電子顯微鏡、傅里葉紅外光譜分析和差示掃描量熱法表征了納米顆粒和納米復(fù)合介質(zhì)的微觀形貌、結(jié)構(gòu)成分和熱學(xué)性能，確認(rèn)了納米復(fù)合效果。納米顆粒表面羥基的數(shù)量影響了納米顆粒在復(fù)合介質(zhì)的分散性，進(jìn)而影響了納米顆粒與LDPE基體之間的有效界

3、面面積和相互作用。
　　納米摻雜改善了納米復(fù)合介質(zhì)的基礎(chǔ)電學(xué)性能。納米摻雜使復(fù)合介質(zhì)引進(jìn)新的偶極矩，增加了復(fù)合介質(zhì)的相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗。熱刺激電流測量結(jié)果表明納米摻雜雖然對陷阱深度的影響較小，但是有效的增加了納米復(fù)合介質(zhì)的陷阱數(shù)量，陷阱增加數(shù)量與納米顆粒在復(fù)合介質(zhì)的分散性有關(guān)。納米復(fù)合介質(zhì)的電導(dǎo)測試表明，納米摻雜影響了復(fù)合介質(zhì)內(nèi)載流子的輸運過程。一方面納米摻雜抑制了雜質(zhì)的電離，減少了載流子的的數(shù)量，另一方面納米摻雜產(chǎn)生的陷阱捕

4、獲運動中的載流子，提高了納米復(fù)合介質(zhì)電導(dǎo)電流的衰減速度，降低了復(fù)合介質(zhì)的電導(dǎo)電流。納米ZnO和MgO摻雜提高了納米復(fù)合介質(zhì)的空間電荷限制電流閾值電場。
　　深入研究了納米復(fù)合介質(zhì)的空間電荷特性，對于已提出的基于界面陷阱的空間電荷抑制機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的理論及仿真分析，驗證其對解釋不同納米顆粒復(fù)合LDPE空間電荷特性行為的可行性。結(jié)果表明，界面陷阱對電極電荷注入具有重要的調(diào)制作用，界面處的大量陷阱捕獲剛剛注入的電荷形成界面電荷層，大大降