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哈尔滨理工大学学报 2018年第5期23卷 147-150页

作者：陈宇飞郭红缘韩阳滕成君哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨市香坊区疾病控制中心黑龙江哈尔滨150000

以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)为反应前驱体,3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)和双酚A双烯丙基醚(BBE)为活性稀释剂,制备MBMI-BBA-BBE(MBAE)聚合物基体。采用聚醚砜(PES)和酸化修饰的多壁碳纳米管(MWCNTs)为改性剂,通过原位聚合法... 详细信息

以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)为反应前驱体,3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)和双酚A双烯丙基醚(BBE)为活性稀释剂,制备MBMI-BBA-BBE(MBAE)聚合物基体。采用聚醚砜(PES)和酸化修饰的多壁碳纳米管(MWCNTs)为改性剂,通过原位聚合法制备MWCNTs/PES-MBAE复合材料。研究复合材料的力学性能和介电性能。MWCNTs/PES-MBAE复合材料的力学性能采用冲击强度和弯曲强度进行表征,结果表明:冲击强度和弯曲强度均随着MWCNTs含量的升高呈现先增大后减小的趋势,且在质量分数为0. 02%时达到最高,分别提升了74%和53%。复合材料介电常数随MWCNTs含量的升高而降低,在低频区变化不大,当频率大于104Hz时下降幅度增大;介电损耗略有升高,在频率小于104Hz仍为千分位,可作为常规绝缘材料使用。

关键词：多壁碳纳米管聚醚砜双马来酰亚胺力学性能介电性能

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乙烯咔唑接枝聚乙烯的制备及其介电性能

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高电压技术 2017年第9期43卷 2813-2817页

作者：张文龙马振清戴亚杰王暄刘宇光哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 黑龙江省科学院技术物理研究所哈尔滨150010

为了制备高介电强度的聚乙烯(LDPE)材料,采用熔融法制备乙烯咔唑(VK)接枝聚乙烯,研究了引发剂过氧化二异丙苯(DCP)及VK用量对接枝率的影响,并进一步研究了接枝率对其介电性能的影响。结果表明:在聚乙烯为1.33×10^(-3) mol时,当DCP... 详细信息

为了制备高介电强度的聚乙烯(LDPE)材料,采用熔融法制备乙烯咔唑(VK)接枝聚乙烯,研究了引发剂过氧化二异丙苯(DCP)及VK用量对接枝率的影响,并进一步研究了接枝率对其介电性能的影响。结果表明:在聚乙烯为1.33×10^(-3) mol时,当DCP为1.5×10^(-4) mol和4.5×10^(-4) mol时,随着VK用量的增加接枝率先升高后降低;而当DCP增加到7.5×10^(-4) mol时,随着VK用量的增加接枝率增大并达到基本稳定值;当LDPE:DCP:VK摩尔比为26:9:150时,接枝率是15.16%;随着接枝率的增加,材料的体积电阻率呈现先升后降的关系,当接枝率为10.12%时,体积电阻率达到5.34×1015?·m,是纯LDPE的3.2倍;同样,随着接枝率的增加,击穿场强呈现先升后降的关系,接枝率为13.02%时,击穿场强为51.70 kV/mm,比纯LDPE提高了67.64%。为高介电性能聚烯烃电缆料的研制打下了良好的基础。

关键词：聚乙烯乙烯咔唑接枝过氧化二异丙苯熔融法介电性能

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聚酰亚胺/功能化石墨烯复合材料力学性能及玻璃化转变温度的分子动力学模拟

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物理学报 2017年第22期66卷 257-265页

作者：杨文龙韩浚生王宇林家齐何国强孙洪国哈尔滨理工大学应用科学学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150080 广西大学材料科学与工程学院有色金属及特色材料加工国家重点实验室培养基地南宁530004 中国科学院长春应用化学研究所高分子复合材料工程实验室长春130022

应用分子模拟方法,建立了聚酰亚胺(polyimide,PI),石墨烯及羧基、氨基、羟基功能化石墨烯模型,探究了聚酰亚胺和石墨烯,聚酰亚胺和功能化石墨烯共混后复合材料的力学性能和玻璃化转变温度(T_g).研究结果表明,羧基修饰的石墨烯与PI复合... 详细信息

应用分子模拟方法,建立了聚酰亚胺(polyimide,PI),石墨烯及羧基、氨基、羟基功能化石墨烯模型,探究了聚酰亚胺和石墨烯,聚酰亚胺和功能化石墨烯共混后复合材料的力学性能和玻璃化转变温度(T_g).研究结果表明,羧基修饰的石墨烯与PI复合后材料力学性能增加显著,其杨氏模量和剪切模量分别为4.946 GPa和1.816 GPa.不同官能团修饰的石墨烯引入PI后材料的T_g均有不同程度下降;未修饰的石墨烯与PI复合后,其T_g(559.30 K)较纯PI的T_g(663.57 K)降幅最大;而羧基修饰的石墨烯与PI复合后T_g(601.61 K)降幅最小.计算比较了PI/石墨烯复合材料体系密度、溶解度参数、相互作用能、弹性系数和氢键平均密度,研究发现羧基修饰石墨烯/PI复合材料的密度为1.396 g·cm^(-3),溶解度参数为23.51 J^(1/2)·cm^(-3/2),其相互作用能与氢键平均密度最大,弹性系数显示羧基修饰石墨烯与PI组成的复合材料内部最均匀.计算结果表明,羧基功能化石墨烯可以大幅度提高PI的力学性能,增强石墨烯与PI之间的相互作用可以减少复合材料T_g的降幅程度.此基体间相互作用的研究方法可以作为预测聚合物基纳米复合材料结构与性能的有效工具,以期为材料的设计与应用提供理论指导.

关键词：聚酰亚胺石墨烯分子动力学模拟玻璃化转变温度

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纳米氧化铝改性绝缘纸板的介电特性分析

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中国电机工程学报 2017年第14期37卷 4246-4253页

作者：刘贺千池明赫陈庆国高自伟朱学成魏新劳工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080 国网黑龙江省电力科学研究院黑龙江省哈尔滨市150030

为研究陷阱参数对纳米氧化铝(Al_2O_3)改性绝缘纸板介电特性的影响,该文利用实验室小型造纸设备制备出纳米Al_2O_3改性纸板,研究了其介电特性随纳米掺杂比例的变化规律。借助热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)法测量了不同... 详细信息

为研究陷阱参数对纳米氧化铝(Al_2O_3)改性绝缘纸板介电特性的影响,该文利用实验室小型造纸设备制备出纳米Al_2O_3改性纸板,研究了其介电特性随纳米掺杂比例的变化规律。借助热刺激电流(thermally stimulated current,TSC)法测量了不同纳米掺杂比例下改性纸板的陷阱参数;通过建立纤维素中纳米颗粒的多核模型,分析了陷阱参数对改性纸板介电特性的影响机理。试验结果表明:改性纸板的电导率、相对介电常数及介质损耗因数随纳米掺杂比例的上升先减小后增大,而直流击穿场强则先增大后减小,并在掺杂比例为2.5%时出现最大值;同时,其电导率在高掺杂比例下随电场强度的增加表现出明显的非线性特性;借助能带理论分析得出,改性纸板体系中陷阱深度与陷阱密度随纳米掺杂比例的上升呈先增大后减小的趋势,与热刺激电流测试结果相符,且随陷阱深度和密度的增加,改性纸板击穿场强上升、电导率下降。以上结果表明,陷阱参数是影响改性纸板介电特性变化的主要原因。

关键词：油纸绝缘纳米复合电介质介电特性陷阱参数

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交联度对交联聚乙烯水树枝老化特性的影响

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绝缘材料 2017年第4期50卷 31-35,41页

作者：胥智勇赵洪陈俊岐杨佳明郑昌佶雷建设哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080 中利科技集团股份有限公司江苏省特种电缆用高分子材料重点实验室江苏常熟215542

通过向低密度聚乙烯(LDPE)中加入不同质量分数的过氧化二异丙苯(DCP),制备了不同交联度的XLPE试样,用热延伸实验法对交联度进行表征;利用水刀电极法对试样进行水树枝老化,并采用光学显微镜观测其水树枝的生长形貌;采用差示量热扫描仪(D... 详细信息

通过向低密度聚乙烯(LDPE)中加入不同质量分数的过氧化二异丙苯(DCP),制备了不同交联度的XLPE试样,用热延伸实验法对交联度进行表征;利用水刀电极法对试样进行水树枝老化,并采用光学显微镜观测其水树枝的生长形貌;采用差示量热扫描仪(DSC)对试样的结晶度进行测试,并分别通过偏光显微镜(PLM)和扫描电子显微镜(SEM)观察其结晶形貌,研究交联度对交联聚乙烯(XLPE)水树枝老化特性的影响机理。结果表明:提升XLPE的交联度可以显著增强其耐水树枝能力;虽然交联反应抑制了XLPE球晶和片晶的生长,使其结晶度下降,导致无定形区域面积增大,但形成的三维网状结构限制了材料内部水分沿电场方向发生形变挤压形成水树枝的能力,交联度越高,这种抑制能力越强。相比于结晶的影响,三维网状结构对提高材料耐水树枝能力的影响更明显。

关键词：交联聚乙烯水树枝结晶交联度

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HVDC电缆电场分布影响因素的仿真研究

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中国电机工程学报 2016年第9期36卷 2563-2571页

作者：李忠华刘乐乐郑欢梁斯婷工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080

电场分布是决定电缆绝缘短时耐压能力和长期运行可靠性的关键因素。HVDC电缆稳定运行时,绝缘材料的电导率决定电场分布,在较高温度梯度分布下有可能出现电场分布翻转现象。由于电缆绝缘材料的非线性电导率是温度及电场的函数,在投入运... 详细信息

电场分布是决定电缆绝缘短时耐压能力和长期运行可靠性的关键因素。HVDC电缆稳定运行时,绝缘材料的电导率决定电场分布,在较高温度梯度分布下有可能出现电场分布翻转现象。由于电缆绝缘材料的非线性电导率是温度及电场的函数,在投入运行和电压极性反转时HVDC电缆暂态电场分布更为复杂。为此,采用多物理场耦合软件仿真研究了绝缘材料非线性电导属性对不同温度梯度、不同施压方式下电缆绝缘稳态和暂态电场的影响规律。仿真结果发现:当绝缘材料非线性属性确定,绝缘内温度梯度越高,稳态时电场分布翻转现象越严重;电压反转过程暂态电场最大值与电压极性反转时间密切相关,反转时间越短暂态最大电场越高,且暂态最大电场的位置越靠近导体屏蔽。仿真结果同时表明:降低材料电导活化能和提高材料电导率对电场依赖性有利于在温度梯度下对电缆绝缘稳态和暂态电场分布的控制。根据仿真研究结果,建议在HVDC电缆料研发时应采取有效的调控手段降低材料电导活化能和提高场致增强型电导的场强依赖系数;而在HVDC电缆设计时,要特别关注温度梯度效应和极性反转过程中的暂态电场分布问题。

关键词： HVDC电缆温度梯度暂态电场非线性电导率

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SCE-SiO_2/PES-MBAE复合材料微观形貌及性能

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复合材料学报 2016年第9期33卷 1956-1963页

作者：陈宇飞谭珺琰张清宇李志超韩阳滕成君哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080

为研究增韧双马来酰亚胺方法及其对性能的影响,首先利用超临界乙醇处理纳米SiO2(SCE-SiO2),改善其表面活性;然后以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)、双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料合成了MBMI-BBA-BBE(M... 详细信息

为研究增韧双马来酰亚胺方法及其对性能的影响,首先利用超临界乙醇处理纳米SiO2(SCE-SiO2),改善其表面活性;然后以4,4’-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)、3,3’-二烯丙基双酚A(BBA)、双酚A双烯丙基醚(BBE)为原料合成了MBMI-BBA-BBE(MBAE)复合材料基体,并利用原位聚合法和溶胶-凝胶法将SCESiO2和聚醚砜(PES)加入MBAE基体中制备了SCE-SiO2/PES-MBAE多相复合材料;最后采用SEM观察了SCESiO2/PES-MBAE复合材料断面形貌。SCE-SiO2的FTIR分析结果表明:在3 434cm-1处的Si—OH的吸收峰消失,出现了3 310cm-1处的乙醇分子间—OH的吸收峰、2 984cm-1处的甲基和亚甲基的吸收峰,证明纳米粒子可能以某种形式结合了乙醇分子,改善了表面性能。PES以"蜂窝"状分散相的形式存在于基体中,断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变,SCE-SiO2和PES对材料均有增韧作用,PES的增韧效果更明显,二者之间具有协同作用,当SCE-SiO2含量为2wt%、PES含量为4wt%时,多相复合材料的冲击强度和弯曲强度分别为15.02kJ/m2和130.47MPa,较MBAE树脂分别提高了57.3%和35.8%。介电性能测试表明:SCE-SiO2和PES的引入均会导致SCE-SiO2/PES-MBAE复合材料的介电常数和损耗略有上升,但二者之间的协同作用可以抑制PES组分所带来的负面影响。

关键词：双马来酰亚胺聚醚砜纳米SiO2 微观形貌性能

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双层a+bE非线性电导介质界面极化特性的理论研究

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中国电机工程学报 2016年第24期36卷 6635-6646页

作者：李忠华索长友郑欢工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080

非线性电介质作为电场调控材料在高电压绝缘结构中广泛应用,理论研究探明双层非线性介质界面极化特性与双层线性介质界面极化特性的差异对双层绝缘介质工程应用的合理设计具有重要理论意义。该文以a+b E型非线性电导的双层非线性介质为... 详细信息

非线性电介质作为电场调控材料在高电压绝缘结构中广泛应用,理论研究探明双层非线性介质界面极化特性与双层线性介质界面极化特性的差异对双层绝缘介质工程应用的合理设计具有重要理论意义。该文以a+b E型非线性电导的双层非线性介质为研究对象,根据回路电压定律和电流连续性原理建立了非线性双层介质界面极化微分方程。通过推导得出了介质内的电场、界面电荷密度和全电流密度的动态解析解。结果表明:每一层介质电场强度和界面电荷随时间的变化规律有指数、双曲正切和双曲余切三种形式。对于指数形式,可用一个由材料属性、结构参数和外加激励电压幅值三个因素决定的时间常数来表征极化动态特性;对于双曲正切和双曲余切极化的动态特性,需用两个由上述三个因素决定的参数来表征,分别定义为松弛时间和初始时间。总电流密度由松弛时间不同的两个吸收电流和直流稳态组成,具有多种表现形式。

关键词：非线性介质界面极化动态场强极化电流界面电荷

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基于分形理论的尖-板电极短空气隙放电现象

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物理学报 2016年第2期65卷 241-247页

作者：郑殿春丁宁沈湘东赵大伟郑秋平魏红庆哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055

气体放电的发展过程非常复杂,实验观测结果表明非均匀场短空气隙放电过程中经常产生随机并伴有分岔现象的放电通道.由于这些放电现象的整体结构表现出一定的自相似性,因此,结合经典流注放电与分形理论而建立的介质击穿模型成为描述气体... 详细信息

气体放电的发展过程非常复杂,实验观测结果表明非均匀场短空气隙放电过程中经常产生随机并伴有分岔现象的放电通道.由于这些放电现象的整体结构表现出一定的自相似性,因此,结合经典流注放电与分形理论而建立的介质击穿模型成为描述气体中放电通道分岔现象的一种有效的分析方法,而放电通道的复杂程度可以用分形维数表征.为了明确此模型参数中发展概率指数的取值,本文对直流高压作用下的10 mm针板电极空气隙放电通道图像进行了分析、处理和分形计算,并与理论模型的仿真结果对比.由于空气隙主放电通道的亮度明显高于其他弱分支,导致各放电通道的宽度各异,需要对所拍摄图像进行灰度变换和边界识别处理,最后运用计盒维数法计算出分形维数.研究结果表明,在其他参数与实验条件相同的情况下,调整理论模型中的发展概率指数,使得仿真结果与实验结果相吻合,依据本文实验条件下和理论模型分析,发展概率指数η在0.04—0.05范围.本文的研究印证了尖-板电极短空气隙放电复杂现象的可测性并提供了一种分析方法.

关键词：分形维数图像处理概率指数分岔

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直流叠加冲击电压下HVDC电缆暂态电场分布特性研究

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中国电机工程学报 2016年第24期36卷 6682-6692页

作者：郑欢刘乐乐李忠华工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080 北京市电力公司北京市西城区100031

运行中的HVDC电缆除了承受正常工作电压作用外,同时可能承受雷电和操作冲击电压的作用,因此在进行电缆绝缘结构设计时既要考虑稳态直流电场分布又要考虑冲击电压下暂态电场分布。由于HVDC电缆绝缘的电导率是电场及温度的函数,使得HVDC... 详细信息

运行中的HVDC电缆除了承受正常工作电压作用外,同时可能承受雷电和操作冲击电压的作用,因此在进行电缆绝缘结构设计时既要考虑稳态直流电场分布又要考虑冲击电压下暂态电场分布。由于HVDC电缆绝缘的电导率是电场及温度的函数,使得HVDC电缆在遭受雷电、操作冲击电压冲击时暂态电场分布更为复杂。为此,该文采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics仿真研究了温度梯度、施压方式以及绝缘材料非线性电导属性对直流叠加冲击电压下电缆绝缘中暂态电场的影响规律。研究结果表明:直流叠加冲击电压时,暂态最大场强始终出现在电缆绝缘内屏蔽表面;当电缆结构、绝缘材料非线性属性和外加冲击电压幅值确定时,随绝缘内温度梯度的提高,直流叠加同极性冲击电压时暂态最大场强减小,而叠加反极性冲击电压时暂态最大场强却逐渐增大;降低材料电导活化能和提高电场依赖系数可有效改善暂态电场分布,降低暂态最大电场波的幅值并缩短波头和波尾时间。

关键词： HVDC电缆温度梯度冲击电压暂态电场非线性电导率

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