检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：杨瑞宵哈尔滨理工大学

学位级别：博士

聚酰亚胺（polyimide,PI）由于具有优异的热稳定性,机械性能和电气绝缘性能,广泛应用于航空航天及电气电子等领域。近年来,随着交流变频调速电机得到广泛应用,对绝缘材料的耐电晕性能的要求进一步提高。因此耐电晕材料的设计研制已成为... 详细信息

聚酰亚胺（polyimide,PI）由于具有优异的热稳定性,机械性能和电气绝缘性能,广泛应用于航空航天及电气电子等领域。近年来,随着交流变频调速电机得到广泛应用,对绝缘材料的耐电晕性能的要求进一步提高。因此耐电晕材料的设计研制已成为材料科学的研究热点。本文采用纳米SiO2-Al2O3材料掺杂到PI基体中,制备了具有高耐电晕性能的纳米电介质材料。本文采用溶胶凝胶法与热液法结合的方式,制备了纳米SiO2-Al2O3分散液,采用原位聚合法将所制备的纳米SiO2-Al2O3与PI复合,并采用流延法和浸胶法制备了PI/纳米SiO2-Al2O3单层和多层复合薄膜。采用X射线衍射、红外光谱、透射电镜等方法研究纳米粒子及复合薄膜的微观结构。研究结果表明,纳米SiO2-Al2O3为无定形结构,并且在其中形成了Si—O—Al结构,其平均粒径约为15～20nm;纳米SiO2-Al2O3粒子的引入降低了PI分子链的有序化程度,但对PI基体的亚胺化程度影响不大,纳米SiO2-Al2O3粒子在PI基体中分散性良好,平均粒径小于30 nm,且多层复合薄膜层间介面清晰,无裂纹、气孔等缺陷。热稳定特性研究表明,纳米SiO2-Al2O3掺杂量的增加,有助于提高PI/纳米SiO2-Al2O3薄膜的热稳定性,三层复合薄膜的热性能优于单层薄膜。薄膜的力学性能分析显示,纳米SiO2-Al2O3粒子的引入会降低PI/SiO2-Al2O3复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率,与单层薄膜相比较,采用浸胶法制备的三层复合薄膜具有更高的拉伸强度和断裂伸长率,而采用五层复合结构可以进一步提高材料的力学性能,五层复合薄膜A18A22PA22A18拉伸强度和断裂伸长率分别为152MPa和45%。宽频介电谱分析表明,三层PI/纳米SiO2-Al2O3复合薄膜的介电常数和介电损耗均随SiO2-Al2O3掺杂量的增加而增大,三层复合薄膜较单层薄膜具有更低的介电常数和介电损耗。介电强度分析表明三层PI/纳米SiO2-Al2O3复合薄膜的介电强度要优于单层薄膜,采用五层复合结构可以在保证纳米粒子掺杂量的同时,进一步优化材料的介电强度特性。电导特性测试表明,三层PI/纳米SiO2-Al2O3复合薄膜具有良好的绝缘性能,且随着纳米SiO2-Al2O3掺杂量的增加,复合薄膜的受陷载流子密度呈增大趋势。电晕特性研究表明,PI分子端基,纳米粒子的分散状态和复合材料的层合结构均会影响复合薄膜耐电晕性。PI分子端基对薄膜的耐电晕性能的影响表现为:端苯基>端酐基>端胺基;薄膜中二次粒子变形后,薄膜的耐电晕寿命会提高,当拉伸比为10%时,掺杂量为15wt%的三层复合薄膜在155℃,80k V/mm场强下的耐电晕寿命为14.7h,较未拉伸薄膜提高了41%;对薄膜层合结构的研究表明,在SiO2-Al2O3掺杂量相同时,通过对薄膜层合结构的设计可以提高复合材料的耐电晕寿命。不同场强条件下的电晕测试结果表明,在155℃下,外推至场强为20k V/mm时,采用浸胶法制备的掺杂量为20wt%的三层PI/纳米SiO2-Al2O3复合薄膜的耐电晕寿命为3230.05h,是Kapton 100CR的3.65倍;纳米SiO2-Al2O3的加入可以显著提高PI薄膜在电场下的反应活化能,但是不能单纯以反应活化能的高低来判断薄膜的耐电晕寿命。在分析大量电晕测试结果以及电晕老化前后薄膜形貌、结构变化的基础上,提出了纳米粒子、聚合物基体、层合结构三者关系模型,认为PI/纳米SiO2-Al2O3复合薄膜的耐电晕机理可以概括为纳米粒子的空间电荷反电场作用,无机物粒子的屏蔽作用,纳米粒子对电荷的疏导作用,层合结构的分压作用等因素共同作用的结果。

关键词：纳米SiO2-Al2O3 聚酰亚胺纳米复合介电性能耐电晕性能

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聚酰亚胺/纳米SiO2-Al2O3耐电晕薄膜的介电特性

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电机与控制学报 2019年第9期23卷 57-64页

作者：杨瑞宵陈昊范勇赵伟哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150080

采用热液法制备了纳米SiO2-Al2O3分散液,并用原位聚合法制备了单层及三层复合的聚酰亚胺(PI)/纳米SiO2-Al2O3薄膜。研究了场强及温度对薄膜耐电晕寿命的影响,及掺杂量和复合结构对复合薄膜介电特性的影响。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(... 详细信息

采用热液法制备了纳米SiO2-Al2O3分散液,并用原位聚合法制备了单层及三层复合的聚酰亚胺(PI)/纳米SiO2-Al2O3薄膜。研究了场强及温度对薄膜耐电晕寿命的影响,及掺杂量和复合结构对复合薄膜介电特性的影响。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及红外光谱(FT-IR)对复合薄膜的形貌和结构进行了表征。结果表明:引入纳米SiO2-Al2O3,材料的耐电晕寿命可以大幅度提高,外推至20 kV/mm时(155℃,50 Hz),纳米粒子掺杂量为20%的PI/纳米SiO2-Al2O3三层复合薄膜的耐电晕寿命为3 230.0 h,是纯PI薄膜的41.7倍,Kapton100CR薄膜的3.7倍。该文结合结构表征和介电性能分析探讨了相应的耐电晕机制。

关键词：复合薄膜聚酰亚胺纳米SiO2-Al2O3 介电性能耐电晕

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五层纳米SiO_2-Al_2O_3/聚酰亚胺复合薄膜的制备及性能

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复合材料学报 2018年第5期35卷 1050-1058页

作者：杨瑞宵陈昊王相文赵伟范勇哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

采用浸胶法制备了一系列SiO_2-Al_2O_3/聚酰亚胺(SiO_2-Al_2O_3/PI)五层耐电晕薄膜AmAnPAnAm,其中中间层(P)为纯PI薄膜,外层(Am)、次外层(An)分别为SiO_2-Al_2O_3掺杂不同质量分数的纳米SiO_2-Al_2O_3/PI薄膜。采用TEM、FTIR、宽频介电谱仪、电导电流测试仪、耐电晕测试仪、介电强度测试仪和拉伸实验机对五层纳米复合PI耐电晕薄膜的微观结构、介电性能和力学性能进行了表征和测试。结果表明,SiO_2-Al_2O_3/PI复合薄膜掺杂层形成了分布均匀的有机/无机复合结构;SiO_2-Al_2O_3纳米粒子的保护作用是影响复合材料耐电晕性能的主要因素,复合薄膜A32A16PA16A32的耐电晕寿命最大,为23.4h;外层掺杂量对五层SiO_2-Al_2O_3/PI复合材料的介电强度影响较大,复合薄膜A20A28PA28A20的介电强度最大,为302.3kV/mm;通过对五层复合结构的设计,可以在兼顾材料力学性能的同时,提高其耐电晕寿命和介电强度。

关键词：复合薄膜聚酰亚胺(PI) SiO2-Al2O3纳米粒子多层结构介电性能耐电晕

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纳米Mg(OH)_2-ZnO/聚酰亚胺复合薄膜的介电和热性能

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复合材料学报 2018年第1期35卷 30-34页

作者：王相文范勇陈昊杨瑞宵赵伟哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

采用反向沉淀法制备了Mg(OH)_2-ZnO纳米粒子,通过原位聚合和热亚胺化的方法成功制备了不同纳米Mg(OH)_2-ZnO粒子质量分数的纳米Mg(OH)_2-ZnO/聚酰亚胺(PI)复合薄膜,通过SEM、热重分析、介电谱测试仪和击穿场强测试仪对薄膜的表面形貌、... 详细信息

采用反向沉淀法制备了Mg(OH)_2-ZnO纳米粒子,通过原位聚合和热亚胺化的方法成功制备了不同纳米Mg(OH)_2-ZnO粒子质量分数的纳米Mg(OH)_2-ZnO/聚酰亚胺(PI)复合薄膜,通过SEM、热重分析、介电谱测试仪和击穿场强测试仪对薄膜的表面形貌、热稳定性、介电性能和击穿强度进行表征和测试。结果表明:Mg(OH)_2-ZnO纳米粒子均匀地分散在PI基体中,Mg(OH)_2-ZnO/PI热稳定性下降,介电常数、介电损耗和电导率增加,击穿场强随纳米粒子增加先增加后减小,在纳米粒子含量为2%时,达到最大值296kV/mm。

关键词：薄膜聚酰亚胺击穿场强介电性能热性能

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聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理研究

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电机与控制学报 2013年第5期17卷 28-31页

作者：陈昊范勇杨瑞宵王春平马鑫哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨理工大学材料研究与应用黑龙江省高校重点实验室黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

为了探讨聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理,对自制纳米杂化聚酰亚胺(PI)薄膜进行不同时间的电晕预处理,并对电晕预处理后的试样分别进行电晕老化与热激电流(TSDC)测试,结果发现在适当的电晕预处理条件下,纳米杂化PI薄膜的耐电晕寿命会得... 详细信息

为了探讨聚酰亚胺薄膜绝缘材料耐电晕机理,对自制纳米杂化聚酰亚胺(PI)薄膜进行不同时间的电晕预处理,并对电晕预处理后的试样分别进行电晕老化与热激电流(TSDC)测试,结果发现在适当的电晕预处理条件下,纳米杂化PI薄膜的耐电晕寿命会得到提高,且薄膜耐电晕寿命、热激电流活化能都与薄膜电晕预处理时间存在一定关系,二者变化趋势大致相同。分析表明纳米杂化PI薄膜的耐电晕寿命与其中受陷载流子的状态有关,当材料中均匀分布能级较深的稳定的载流子陷阱时,材料表现出较好的耐电晕性能。

关键词：纳米掺杂聚酰亚胺载流子陷阱耐电晕

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氧化锆复配纳米氧化铝杂化聚酰亚胺薄膜的介电性能研究

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绝缘材料 2013年第4期46卷 63-66页

作者：范勇韩笑笑陈昊杨瑞宵哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学材料研究与应用黑龙江省高校重点实验室哈尔滨150040

采用微乳化-热液法制备了一系列氧化锆(ZrO2)改性的纳米氧化铝分散液,然后用原位聚合法制备了相应的氧化锆复配纳米氧化铝杂化聚酰亚胺复合薄膜,并对其进行了TEM表征、电气强度和电导电流测试以及电老化阈值分析。结果表明:掺杂氧化锆... 详细信息

采用微乳化-热液法制备了一系列氧化锆(ZrO2)改性的纳米氧化铝分散液,然后用原位聚合法制备了相应的氧化锆复配纳米氧化铝杂化聚酰亚胺复合薄膜,并对其进行了TEM表征、电气强度和电导电流测试以及电老化阈值分析。结果表明:掺杂氧化锆复配纳米氧化铝的杂化聚酰亚胺复合薄膜的电气强度大幅提高,当ZrO2的掺杂量为7%时,电气强度达到最高为396.8 MV/m;其电导电流密度、电老化阈值均高于只掺杂纳米氧化铝的聚酰亚胺薄膜,且随ZrO2含量增加均出现先增大后减小的趋势。

关键词：聚酰亚胺薄膜电气强度电导电流电老化阈值

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纳米MgO/PI杂化薄膜的制备及其击穿特性

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绝缘材料 2013年第3期46卷 48-50页

作者：范勇王春平陈昊杨瑞宵哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨50040 哈尔滨理工大学材料研究与应用黑龙江省高校重点实验室哈尔滨50040

采用微乳化-热液法制备了纳米氧化镁粒子,并原位聚合制得纳米氧化镁掺杂改性聚酰胺酸,制备出纳米氧化镁掺杂量分别为0%、2%、4%、6%、8%的杂化聚酰亚胺薄膜,并研究了其击穿特性。结果表明:无机纳米氧化镁粒子在聚酰亚胺基体中分布均匀,... 详细信息

采用微乳化-热液法制备了纳米氧化镁粒子,并原位聚合制得纳米氧化镁掺杂改性聚酰胺酸,制备出纳米氧化镁掺杂量分别为0%、2%、4%、6%、8%的杂化聚酰亚胺薄膜,并研究了其击穿特性。结果表明:无机纳米氧化镁粒子在聚酰亚胺基体中分布均匀,纳米氧化镁掺杂量约为4%时,电气强度出现最大值。

关键词：聚酰亚胺纳米氧化镁电气强度 SEM

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耐电晕PI/无机纳米氧化物复合薄膜设计及性能

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电机与控制学报 2012年第5期16卷 81-85页

作者：陈昊范勇周宏杨瑞宵王春平韩笑笑哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

采用热液法制备了纳米无机氧化物分散液,其中水解所需的水由醇缩水成醚反应提供。所得的MTES改性的纳米氧化铝与聚酰亚胺复合制成杂化聚酰亚胺复合薄膜(PI/Al2O3-SiO2),另外还制备了未改性的纳米氧化铝杂化聚酰亚胺复合薄膜(PI/Al2O3),... 详细信息

采用热液法制备了纳米无机氧化物分散液,其中水解所需的水由醇缩水成醚反应提供。所得的MTES改性的纳米氧化铝与聚酰亚胺复合制成杂化聚酰亚胺复合薄膜(PI/Al2O3-SiO2),另外还制备了未改性的纳米氧化铝杂化聚酰亚胺复合薄膜(PI/Al2O3),在试样厚度均为25μm的情况下,采用双极性脉冲方波电压、峰-峰值2500 V、频率20 kHz、占空比50%、测试温度155℃的条件下,分别测试上述两种薄膜以及Kapton 100 CR薄膜的耐电晕时间,结果表明,PI/Al2O3-SiO2薄膜的耐电晕寿命最长,是Kapton 100 CR薄膜的6倍以上,是PI/Al2O3薄膜的12倍以上。由SEM的测试结果分析表明,PI/Al2O3-SiO2薄膜中的无机纳米复合结构可以更有效地保护PI基体,从而提高材料的耐电晕性。

关键词：热液法无机纳米氧化物聚酰亚胺薄膜耐电晕

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纳米SiO_2掺杂改性聚酯亚胺浸渍漆的性能

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哈尔滨理工大学学报 2018年第4期23卷 95-98页

作者：范勇张树龙陈昊杨瑞宵哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司江苏苏州215214

为了改善聚酯亚胺无溶剂浸渍漆的介电性能,采用微乳化和超临界反应的方法制备纳米SiO_2,并制备了一系列纳米掺杂量不同的SiO_2改性聚酯亚胺浸渍漆。分别对试样进行TEM表征、介电强度测试、体积电阻率测试、介电常数测试和粘度测试,结果... 详细信息

为了改善聚酯亚胺无溶剂浸渍漆的介电性能,采用微乳化和超临界反应的方法制备纳米SiO_2,并制备了一系列纳米掺杂量不同的SiO_2改性聚酯亚胺浸渍漆。分别对试样进行TEM表征、介电强度测试、体积电阻率测试、介电常数测试和粘度测试,结果表明:纳米SiO_2与基体之间相容性较好;在掺杂质量分数为10%时击穿强度比纯漆提高5.79%,达到23.04k V/mm;体积电阻率基本保持不变;介电常数随掺杂量略有下降;随掺杂量增加粘度有较大幅度下降。

关键词：聚酯亚胺无溶剂浸渍漆纳米SiO2 介电性能

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拉伸比对纳米杂化PI复合薄膜力学性能的影响

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哈尔滨理工大学学报 2017年第3期22卷 102-106页

作者：陈昊杨瑞宵武传刚范勇哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040

为了考查拉伸对无机纳米硅/铝氧化物掺杂三层复合聚酰亚胺薄膜的影响,对适当亚胺化的薄膜进行了拉伸比分别为:0%(未拉伸)、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的处理,然后经高温完全亚胺化。在相同的条件下对不同拉伸比的三层复合薄膜用电... 详细信息

为了考查拉伸对无机纳米硅/铝氧化物掺杂三层复合聚酰亚胺薄膜的影响,对适当亚胺化的薄膜进行了拉伸比分别为:0%(未拉伸)、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的处理,然后经高温完全亚胺化。在相同的条件下对不同拉伸比的三层复合薄膜用电子万能材料试验机进行拉伸测试。结果表明:因掺杂了纳米无机氧化物,PI薄膜的弹性模量略有增加,拉伸强度和断裂伸长率明显下降,但仍保持较好的力学性能;PI薄膜的屈服应该是聚酰亚胺分子链本身的强迫高弹形变,与PI薄膜是否掺杂纳米无机氧化物或者是否经过拉伸处理无关;随着拉伸比的增加,无机纳米氧化物掺杂三层复合PI薄膜的弹性模量整体上存在先缓慢增加而后逐渐下降的趋势,拉伸强度和断裂伸长率先下降然后上升。

关键词：拉伸比聚酰亚胺薄膜力学性能纳米掺杂

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