米乐m6官方网站:《电工技术学报》“先进在允许电压下不导电的材料研究进展及其性能表征”领域最新优文推荐｜2024年6月1日

  《电工技术学报》是中国电工技术学会主办的电气工程领域综合性学术期刊，报道基础理论研究、工程应用等方面具有国际和国内领先水平的学术及科研成果。中国工程院院士马伟明任《学报》编委会主任，兼《学报》主编。

  摘要：具有非线性电导特性的聚合物材料被大范围的应用于解决电场集中问题,例如用来实现电缆附件绝缘、高压旋转电机定子绝缘及大功率绝缘栅双极晶体管等部件的电应力控制等。该文从几何应力控制及非线性应力控制两方面介绍了电气元器件应用中均化电场的方式,详细地介绍了氧化锌与碳化硅等无机导电颗粒的非线性电导特性及其聚合物基复合材料的非线性电导形成机制。基于渗流理论及界面传导等理论阐述了掺杂填料含量对非线性电导特性的影响规律,以掺杂填料接触电阻大小、接触界面数目、晶界数量等方面为切入点,总结了填料形貌、尺寸对非线性电导复合材料载流子传输的影响机制。介绍了多维度填料共掺及填料表面改性在非线性电导材料领域的应用及性能调控机制,并且概括了非线性电导材料在高压应用中调控电场的研究成果。文中也指出改性复合材料往往具有复杂的结构,在很多情况下有应用限制,且载流子的传输机制尚未统一,仍需进行更深入的研究。

  引用本文：孟兆通, 张天栋, 张昌海, 迟庆国.电气绝缘用非线性电导材料研究进展[J].电工技术学报, 2023, 38(21): 5691-5711. 孟兆彤,张天东,张长海,迟庆国.电绝缘用非线性导电材料的研究进展.电工技术学报,2023,38(1): 5691-5711.

  摘要：聚酰亚胺因其耐电晕性能不足严重缩短了复杂工况下的常规使用的寿命,纳米改性技术的应用为耐电晕聚酰亚胺薄膜的研发提供了新的发展趋势。该文首先从耐电晕机理出发,综述了电晕下聚酰亚胺的老化进程;然后从材料的介电特性、电导特性、陷阱特性、界面效应及热导率等性能参数分析了提升复合聚酰亚胺耐电晕性能的策略;最后针对当前耐电晕聚酰亚胺薄膜研究存在的问题进行了总结,并对未来发展趋势做出了展望,以期实现具备优秀能力耐电晕性能聚酰亚胺薄膜的研发。

  摘要：双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜因其拥有非常良好的绝缘、损耗低、金属化后具有自愈性能等特性而被大范围的应用于薄膜电容器。目前BOPP薄膜电容器也面临单位体积内储能密度低、高温性能差等问题,不足以满足设备集约化、小型化的发展的新趋势,亟须开展聚丙烯基薄膜储能密度提升研究。该文首先介绍了影响介质储能特性的极化与击穿机制,为改性方案的开发提供了必要理论依照。其次,仔细探讨了现有工业生产的基本工艺所引发的多种坏因与关键挑战,为改性方案与生产实际相结合寻找到介入点;深入挖掘了现有调控手段,如基体调控、结构设计优化以及表面修饰等,分析了无机与有机组分掺杂、“三明治”结构、功能层沉积与接枝等方案的优势和不足,并归纳了诸如量子尺寸效应调控等新颖方法。最后,从工业生产角度提出了高效率、低成本的改性方法并探讨了相应的机制,并对未来研究重点进行了总结与展望。

  引用本文：张传升, 章程, 任成燕, 黄邦斗, 邢照亮, 邵涛.聚丙烯基薄膜储能的影响机制及优化策略研究进展[J].电工技术学报, 2024, 39(7): 2193-2213. 张传生, 张成, 任成岩, 黄邦豆, 邢兆良, 邵涛.聚丙烯基薄膜储能影响机理及优化策略研究进展.电工技术学报, 2024, 39(7): 2193-2213.

  摘要：在超特高压直流输电换流阀厅中,干式金属化薄膜电容器承担阻尼缓冲、电压支撑和辅助换流等重要角色,其安全可靠性取决于电容器薄膜介质的绝缘性能。电压等级提升与设备小型化发展,对电容器绝缘性能提出了更严苛要求。该文基于运行工况下干式电容器用聚丙烯薄膜的微观和宏观性能演化规律,总结了微观结构、热场作用、复杂电场和机械应力对薄膜介质介电性能的影响规律,分析了聚丙烯薄膜绝缘老化乃至击穿失效机理。从物理共混、有机添加、灰分抑制、结晶设计、化学接枝及界面改性几方面归纳了薄膜绝缘改性的国内外研究现状,介绍了几种干式直流电容器用聚丙烯基材及薄膜介电性能的提升方法,为开发适用于超特高压直流运行工况的干式金属化聚丙烯薄膜电容器提供参考。

  引用本文：杜伯学, 冉昭玉, 刘浩梁, 肖萌.干式直流电容器聚丙烯薄膜绝缘性能及其改进方法研究进展[J].电工技术学报, 2023, 38(5): 1363-1374. 杜博学, 冉兆玉, 刘浩良, 肖萌.干式电容器用聚丙烯薄膜介电性能及改进方法研究进展.电工技术学报, 2023, 38(5): 1363-1374.

  摘要：聚合物基高温储能介质因其较高的功率密度及优异的充放电效率被大范围的应用在电气和电子等领域。该文选用不同粒径的氮化硼纳米片（BNNSs）作为填料，掺杂到聚醚酰亚胺（PEI）中构建势垒层，添加在纯PEI两侧制备拥有三明治结构的复合薄膜，探究粒径大小在不一样的温度/填充体积分数下对复合薄膜的介电性能及储能性能的影响。研究之后发现，构建BNNSs势垒层的三明治结构复合薄膜显著抑制了介质的高温电导，提高了充放电效率，且较小粒径BNNSs填充势垒层能更有效地提高击穿场强和储能密度，其中掺杂200 nm粒径BNNSs体积分数为5%的复合薄膜在常温下的储能密度可达5.65 J/cm3，充放电效率高达96%，即使在150°C下，储能密度和充放电效率也可分别达到2.52 J/cm3和95%。通过随机击穿模型阐明了粒径大小及三明治势垒层结构对击穿性能的提升机制。该文提出的含有势垒层的三明治复合结构为高温下复合薄膜储能特性优化提供了新的策略。

  引用本文：冯宇, 程伟晔, 岳东, 张文超, 迟庆国.含有氮化硼势垒层的三明治结构聚合物基复合介质储能特性研究[J].电工技术学报, 2024, 39(1): 121-134. 冯宇, 程伟业, 岳东, 张文超, 迟庆国.氮化硼阻隔层聚合物基复合电介质夹层结构储能性能.电工技术学报, 2024, 39(1): 121-134.

  摘要：传统环氧树脂的三维交联结构赋予了其良好的理化特性和绝缘性能,但也因此不可自我修复、难以回收再利用,一旦内部出现损伤,往往意味着绝缘性能劣化甚至完全丧失。为了使环氧在允许电压下不导电的材料具备自我修复能力,延长其常规使用的寿命,该文制备了一种含双硫键的环氧基体-4,4-双(环氧丙氧基)二苯二硫醚,并分别通过环氧基体和固化剂引入自修复所需双硫键,获得自修复环氧绝缘材料。为了探究不同原料配比、不同双硫键含量对环氧树脂力学性能、电气性能及自修复性能的影响,采用红外光谱仪、动态热机械分析仪及宽频介电仪等手段对材料来了表征与分析。根据结果得出,在环氧基体中引入双硫键对材料基本特性的影响比固化剂更大,适量引入双硫键可在保证环氧绝缘材料原始特性基本不变的情况下,使其具备一定的自修复能力。

  引用本文：伍云健, 丁大霖, 林慧, 蔡福进, 张晓星.基于动态双硫键的本征自修复环氧绝缘材料性能研究[J].电工技术学报, 2024, 39(3): 836-843. 吴云健, 丁大林, 林辉, 蔡福金, 张晓星.基于动态二硫键的本征自愈环氧绝缘材料性能.电工技术学报, 2024, 39(3): 836-843.

  摘要：高频非正弦电压下环氧树脂击穿表现出较强的频率依赖性,并且存在复杂的宽频电-热耦合特性。高频电压下环氧树脂交流电导,特别是载流子非线性输运过程是理解高频绝缘击穿的关键。该文以两种电工环氧树脂为研究对象，采用宽频介电谱研究环氧试样交流电导的频率与温度依赖关系，通过Almond-West模型分析得到低频下交流类直流电导率与温度的关系，低频电导随气温变化更符合Vogel-Fulcher-Tammann模型。基于Havriliak-Negami复合介质多分散松弛极化理论，分析高频、高温下的松弛行为，认为高频交流电导率主要由松弛过程α 产生的极化损耗引起。通过高频双极性方波击穿测试平台，测试了重复频率双极性方波电压（500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 3 kHz）下环氧试样的击穿场强，基于三参数Weibull分布统计分析特征击穿场强随频率的关系，发现击穿场强与频率呈负相关。研究提出考虑Poole-Frenkel效应的高频高场交流电导模型，并建立高频自由体积随频率变化的击穿模型。研究指出高频下分子链段振动效应增强,导致交流电导增强;高频下分子链运动滞后于频率响应,导致总体自由体积增大,造成高频击穿场强下降。研究结果对高频绝缘破坏与可靠性研究具备极其重大意义。

  引用本文：蒋起航, 王威望, 钟禹, 李盛涛, 徐永生.环氧树脂高频松弛的交流电导与双极性方波击穿特性[J].电工技术学报, 2024, 39(4): 1159-1171. 江启航, 王伟旺, 钟宇, 李胜涛, 徐永生.双极方波电压下环氧树脂高频弛豫击穿特性的交流电导率.电工技术学报, 2024, 39(4): 1159-1171.

  摘要：电力电缆在远距离大容量电力传输和海上风电并网中起着非常非常重要的作用。受直流电场影响,交联聚乙烯（XLPE）电缆存在着空间电荷积聚和电荷能量积累现象,导致在允许电压下不导电的材料被击穿而引发故障。该文建立电荷输运与分子链位移击穿模型，对XLPE介质中载流子输运和能量积累过程进行了仿真，得到XLPE特征击穿场强-试样厚度依赖特性及击穿概率分布。仿真根据结果得出,XLPE直流击穿场强受尺度效应影响明显,击穿场强随着试样厚度的增加而减少,且击穿强度概率计算结果服从威布尔分布。建立电荷输运随机变量参数分散性与击穿概率分布的定量关系。随着试样厚度的增加,绝缘材料内部的缺陷分散性增加,电荷输运随机变量参数高斯分布中的方差增加,击穿威布尔分布形状参数减小。陷阱能级是影响击穿威布尔分布形状参数的最重要的条件。该研究为电力电缆的优化设计和可靠性评估提供了仿真技术支撑。

  引用本文：朱敏慧, 闵道敏, 高梓巍, 武庆周.直流电缆用交联聚乙烯绝缘的击穿概率及其尺度效应仿真[J].电工技术学报, 2024, 39(4): 1172-1184. 朱敏辉, 闵道民, 高子伟, 吴清洲.直流电力电缆交联聚乙烯绝缘的击穿概率及尺寸效应仿线.

  摘要：对位芳纶绝缘纸以其优异的介电性能、力学性能在电气绝缘领域得到普遍应用。为探究不同功能化碳纳米管与对位芳纶共掺的复合材料热力学性能,该文通过分子动力学模拟方法建立了对位芳纶分子体系模型、未功能化碳纳米管以及分别接枝羟基、羧基和氨基官能团的芳纶/功能化碳纳米管复合体系模型。在Materials Studio和LAMMPS中计算了复合材料热导率、玻璃化转变温度、力学性能、结构参数及相对介电常数。根据结果得出,芳纶复合材料体系各项性能均有不同幅度提升。芳纶/羧基化碳纳米管（PPTA/CNT—COOH）的热导率较掺杂前提升了75.4%，玻璃化转变温度提升了43.29 K。芳纶/羟基化碳纳米管（PPTA/CNT—OH）和芳纶/氨基化碳纳米管（PPTA/CNT—NH2）的热导率依次提升70.2%和63.2%。在力学性能上,复合材料比掺杂前的弹性模量平均增强30%以上,剪切模量增强15%以上。通过计算体系结构参数,从均方位移、自由体积占比、氢键数量与结合强度等分子层面阐释了材料性能增强的内在机理,最终发现PPTA/CNT—COOH在热力学性能上较其他掺杂体系提升最明显,且碳纳米管的掺入未对材料介电常数引起较大改变,所得结果可为对位芳纶复合绝缘材料的掺杂设计、性能调控提供理论支持。

  引用本文：张文琦, 范晓舟, 李宇轩, 庾翔, 律方成.基于分子动力学的芳纶/功能化碳纳米管复合材料体系热力学性能模拟[J].电工技术学报, 2024, 39(5): 1510-1523. 张文琪, 范晓洲, 李玉轩, 余翔, 吕方成.基于分子动力学的芳纶/官能化碳纳米管复合材料热力学性质模拟.电工技术学报, 2024, 39(5): 1510-1523.

  摘要：传统环氧树脂因其优异的综合性能和可设计性被普遍的应用于复合绝缘子芯棒和干式变压器等领域,但其不溶不熔的特点导致退役电力装备的回收利用存在难题。该文以乙酰丙酮锌作为催化剂制备合成了基于酯交换的酸酐固化环氧树脂类玻璃高分子（Vitrimer）材料,系统地研究了催化剂和固化剂配比对树脂结构、热学、力学及电气性能的影响,并采用物理热压法和醇类溶剂热溶解法探索了其降解、回收性能。研究根据结果得出,当环氧基团、戊二酸酐及乙酰丙酮锌的摩尔配比为1:1:0.05时,树脂体系表现出较好的综合性能。采用物理热压法回收树脂,其力学强度保持率为76%左右,电气绝缘强度保持率高达90%;化学降解回收速率随催化剂乙酰丙酮锌含量的增加而加快。Vitrimer树脂体系有望为环保型电工装备材料提供新的选择方向。

  引用本文：刘贺晨, 孙章林, 刘云鹏, 葛琦, 吴璇.基于酯交换的可回收类玻璃化环氧树脂制备与性能研究[J].电工技术学报, 2023, 38(15): 4019-4029. 刘和辰, 孙章林, 刘云鹏, 葛琦, 吴轩.基于酯交换法的可回收玻化环氧树脂的制备及性能.电工技术学报, 2023, 38(15): 4019-4029.

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