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江苏大学学报（自然科学版） 2019年第2期40卷 226-230页

作者：柴铭茁陈宇飞耿成宝郭红缘崔巍巍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

以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体,聚醚砜(PES)为增韧剂,采用原位聚合法制备了PES/MBMI-F51复合材料,并研究复合材料的微观结构及其力学性能与耐热性能.红外光谱测试结果表明:MBMI中的碳碳双键和环... 详细信息

以4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(MBMI)和酚醛环氧树脂(F51)为基体,聚醚砜(PES)为增韧剂,采用原位聚合法制备了PES/MBMI-F51复合材料,并研究复合材料的微观结构及其力学性能与耐热性能.红外光谱测试结果表明:MBMI中的碳碳双键和环氧基参与了体系的交联固化反应,不饱和双键和环氧基特征峰消失.SEM结果显示:未添加PES的树脂基体断面光滑,裂纹发展方向一致,呈脆性断裂;加入适量PES后,PES在基体中分散均匀,并形成稳定的两相结构,两相间界面模糊,相互渗透,断面粗糙,裂纹不规则发展,呈韧性断裂.力学性能测试结果显示:弯曲强度与冲击强度均呈现先升后降的趋势,当PES质量分数为4%时,达到最大值,分别为142.27 MPa和18.65 kJ·m^(-2),比MBMI-F51基体分别提高了36.3%和63.2%.热失重测试表明:适量的PES可以使复合材料的分解温度略有提高.

关键词： 4,4′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺酚醛环氧树脂聚醚砜力学性能耐热性能

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铁心电抗器气隙边缘效应计算及影响因素

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电机与控制学报 2018年第4期22卷 81-88页

作者：官瑞杨魏新劳王永红陈庆国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黑龙江哈尔滨150080

提出一种用于计算气隙等效导磁面积的方法:用有限元法计算自感,将漏感从仿真所得自感中扣除,再结合主电感理论公式反推出气隙等效导磁面积扩大系数。分析了电感参数及ANSYS计算原理;结合对比文献论证了本方法的优越性;实验和仿真验证了... 详细信息

提出一种用于计算气隙等效导磁面积的方法:用有限元法计算自感,将漏感从仿真所得自感中扣除,再结合主电感理论公式反推出气隙等效导磁面积扩大系数。分析了电感参数及ANSYS计算原理;结合对比文献论证了本方法的优越性;实验和仿真验证了该方法的正确性;定性分析气隙边缘效应的影响因素。研究结果表明:主要影响因素依次为气隙长度、铁心截面积、铁心相对磁导率,且气隙长度起主导作用;气隙等效导磁面积扩大系数与气隙长度呈正比,与铁心截面积和相对磁导率呈反比。本方法有效避免了漏电感的影响,所得结论可为铁心电抗器的设计提供参考依据。

关键词：铁心电抗器边缘效应气隙等效导磁面积电感

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共聚法制备低热膨胀透明聚酰亚胺薄膜

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哈尔滨理工大学学报 2019年第3期24卷 106-111页

作者：张明艳崔宏玉吴子剑高升高岩哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对含氟聚酰亚胺薄膜透明度高但热膨胀系数大的问题,以4,4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4’-二氨基-2,2’-双三氟甲基联苯(TFMB)为原料,采用引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚的方法... 详细信息

针对含氟聚酰亚胺薄膜透明度高但热膨胀系数大的问题,以4,4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)为含氟二酐,4,4’-二氨基-2,2’-双三氟甲基联苯(TFMB)为原料,采用引入分子结构相对对称的刚性单体1,2,4,5-均苯四甲酸二酐(PMDA)进行共聚的方法合成了三种含氟比例不同的透明聚酰亚胺薄膜,编号为PI-1、PI-2、PI-3,作为对照,以PMDA和ODA(4,4-二氨基二苯醚)合成了PI-4,并对其性能进行了表征。热重分析表明,引入刚性单体共聚提高了含氟薄膜的热稳定性;介电测试显示,含氟薄膜的介电常数小于传统聚酰亚胺薄膜,PI-1的介电常数小于共聚薄膜PI-2和PI-3.;紫外-可见光谱图表明含氟聚酰亚胺薄膜的透光率明显大于传统薄膜,PI-1、PI-2、PI-3的截断波长分别为355 nm、360 nm和372 nm,黄色指数分别为6.4、6.9和8.94,三种薄膜在波长500 nm处的透过率均超过90%;拉伸试验显示含氟聚酰亚胺薄膜的拉伸强度远低于传统聚酰亚胺,在添加部分刚性单体后,其力学强度有所增大;四种薄膜的热膨胀系数分别为14.8×10^-5/℃、9.9×10^-5/℃、5.4×10^-5/℃和4.0×10^-5/℃,随着PMDA含量的增加,薄膜的热膨胀系数明显降低。

关键词：聚酰亚胺薄膜透明含氟共聚热膨胀系数

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电极介质覆盖SF6间隙纳秒脉冲电压放电特性研究

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电机与控制学报 2019年第11期23卷 84-91页

作者：郑殿春沈湘东郑秋平陈春天赵大伟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 国网浙江桐庐供电有限公司浙江桐庐311501 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所北京100055

本文引入流体力学理论的对流-扩散机制,建立以自洽流体力学模型为基础的SF_6气体电极介质覆盖下的纳秒脉冲电压下的放电数学模型。采用MacCormack二阶精度反耗散的稳定格式,既顾了计算精度、计算量和收敛速度的要求,又克服放电过程间隙... 详细信息

本文引入流体力学理论的对流-扩散机制,建立以自洽流体力学模型为基础的SF_6气体电极介质覆盖下的纳秒脉冲电压下的放电数学模型。采用MacCormack二阶精度反耗散的稳定格式,既顾了计算精度、计算量和收敛速度的要求,又克服放电过程间隙参量奇异性对计算结果的影响。同时计算分析了0. 4 MPa,纳秒脉冲电压上升沿20 ns条件下,幅值分别为10、14、19和25 kV,以及幅值15和25 kV条件下的20、30和40 ns下的SF_6气体电极介质覆盖下的纳秒脉冲放电特性,以及放电过程带电粒子的运动行为与间隙电场影响机制,获得了脉冲电压幅值和上升沿对其放电过程的位移电流、传导电流以及总电流之间制约关系。研究结果对拓宽SF_6应用领域具有参考价值。

关键词： SF_6 纳秒脉冲电压电极介质覆盖 MacCormack格式位移电流传导电流

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纳米炭黑/XLPE复合绝缘热老化特性试验研究

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电气工程学报 2019年第3期14卷 33-40页

作者：秦瑶李忠华孙云龙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 中车青岛四方车辆研究所有限公司青岛266031

采用纳米炭黑对交联聚乙烯进行纳米改性是制备低活化能、高电场依赖性高压直流电缆绝缘材料的一种可能技术途径,纳米炭黑/交联聚乙烯(nano-CB/XLPE)复合材料的热老化性能是关系到高压直流电缆长期运行可靠性的关键因素之一。为此,对nano... 详细信息

采用纳米炭黑对交联聚乙烯进行纳米改性是制备低活化能、高电场依赖性高压直流电缆绝缘材料的一种可能技术途径,纳米炭黑/交联聚乙烯(nano-CB/XLPE)复合材料的热老化性能是关系到高压直流电缆长期运行可靠性的关键因素之一。为此,对nano-CB/XLPE复合材料进行加速热老化,研究老化时间对其电导率与介电参数的影响规律。为了表征复合材料的老化程度采用傅里叶红外光谱观察了老化过程材料内部特征官能团变化,并使用扫描电子显微镜(SEM)和差示扫描量热分析仪(DSC)探究了老化过程中材料微观结构变化。试验结果表明,nano-CB/XLPE复合材料随老化时间可分为两个老化阶段,在老化初始阶段,试样的羰基指数增长缓慢,结晶度较大,电导率随老化时间增加而减小,电导活化能随老化时间增加而增大,电场依赖系数变化较小,介电常数和介质损耗因数基本不变;在老化后期,试样的羰基指数增长迅速,结晶度减小,电导率随老化时间增加而增大,电导活化能和电场依赖系数降低,介电常数和介质损耗因数随老化时间增加而增大。

关键词： XLPE复合绝缘热老化介电性能微观结构

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无机纳米ZnO或蒙脱土颗粒掺杂对低密度聚乙烯介电性能的影响

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复合材料学报 2018年第11期35卷 3019-3033页

作者：于广施云波程羽佳张晓虹哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室哈尔滨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

选择在低密度聚乙烯(LDPE)中掺杂无机纳米ZnO和蒙脱土(MMT)颗粒,探讨不同形态无机纳米颗粒对LDPE介电性能的影响。利用熔融共混法配合不同冷却方式制备不同结晶形态的纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料。通过FTIR、偏光显微镜(PLM)、SEM、... 详细信息

选择在低密度聚乙烯(LDPE)中掺杂无机纳米ZnO和蒙脱土(MMT)颗粒,探讨不同形态无机纳米颗粒对LDPE介电性能的影响。利用熔融共混法配合不同冷却方式制备不同结晶形态的纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料。通过FTIR、偏光显微镜(PLM)、SEM、DSC和热刺激电流(TSC)对试样进行表征,并。研究了纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料的交流击穿特性,结果表明:掺杂适当质量分数并经表面修饰的无机纳米颗粒可有效的避免其团聚现象,提高纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料的结晶速率,使结晶结构更完善,同时无机纳米颗粒掺杂使LDPE的陷阱密度和深度均有所增加,载流子入陷在试样内部形成界面"局域态"。经油冷却方式制备的纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料击穿场强比空气自然冷却分别高13.6%和14.4%,当掺杂纳米粒子质量分数为3wt%时,复合材料击穿场强出现最大值,其中纳米ZnO/LDPE复合材料比MMT/LDPE复合材料的击穿场强值高0.68%;电导率试验结果表明:纳米ZnO/LDPE复合材料电导率比MMT/LDPE复合材料低。介电性能测试表明,在1～105 Hz的测试频率范围内,纳米ZnO/LDPE复合材料和MMT/LDPE复合材料介电常数降低,介质损耗角正切值有所提高。

关键词：纳米ZnO 纳米蒙脱土低密度聚乙烯(LDPE) 介电性能

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碳纳米管-有机化蒙脱土多维纳米界面构筑及其对环氧树脂的增韧机制

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复合材料学报 2018年第7期35卷 1841-1849页

作者：张明艳王晨吴子剑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150040 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

分别采用混酸、环氧树脂(EP)和硅烷偶联剂对碳纳米管(CNTs)进行功能化处理,用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱土(MMT)进行有机化处理,将具有一维纳米尺度的CNTs和二维纳米尺度的有机化蒙脱土(OMMT)复合引入EP酸酐固化体系,通过溶液共混法制... 详细信息

分别采用混酸、环氧树脂(EP)和硅烷偶联剂对碳纳米管(CNTs)进行功能化处理,用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱土(MMT)进行有机化处理,将具有一维纳米尺度的CNTs和二维纳米尺度的有机化蒙脱土(OMMT)复合引入EP酸酐固化体系,通过溶液共混法制备纳米OMMT/EP、CNTs/EP、CNTs-OMMT/EP复合材料。使用简支梁冲击试验仪测试三种复合材料的冲击强度,并利用SEM观察纳米复合材料的冲击断面形貌。实验结果表明,当OMMT的含量为4wt%时,纳米OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了16.7%。经硅烷偶联剂处理后的CNTs(Si-CNTs)能与EP基体形成良好界面,当Si-CNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs/EP复合材料冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了84.0%。当OMMT的含量为4wt%、SiCNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs-OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了135.4%。管状CNTs和片层结构OMMT对EP的韧性具有协同提高作用。

关键词：环氧树脂碳纳米管蒙脱土复合材料界面增韧机制

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用于超级电容器的还原氧化石墨烯/Ni_xMn_(1-x)/_2O_2复合材料的电化学性能

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复合材料学报 2018年第5期35卷 1260-1268页

作者：吴可嘉董丽敏张琬祺李雪姣金立国张显友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其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

MnO_2为有前景的超级电容器正极材料,具有较高的理论比电容及良好的循环稳定性,但电子电导性不佳限制了其应用。采用一步水热法制备了还原氧化石墨烯(RGO)/Ni_xMn_(1-x)/_2O_2复合材料。通过XRD、SEM、TEM、FTIR、电化学分析等手段对制... 详细信息

MnO_2为有前景的超级电容器正极材料,具有较高的理论比电容及良好的循环稳定性,但电子电导性不佳限制了其应用。采用一步水热法制备了还原氧化石墨烯(RGO)/Ni_xMn_(1-x)/_2O_2复合材料。通过XRD、SEM、TEM、FTIR、电化学分析等手段对制备的RGO/Ni_xMn_(1-x)/_2O_2物相组成、微观形貌和电化学性能进行了表征和分析。电化学测试结果表明:Ni元素的引入提高了MnO_2的电容性能,以水热法制备的MnO_2的比电容为66F/g(扫描速度10 mV/s),而Ni元素掺杂量x=0.02时,Ni0.02Mn0.99O_2比电容为111F/g;材料中引入RGO后,RGO/Ni_xMn_(1-x)/_2O_2复合材料电容性能进一步提高,加入2wt%的RGO时,RGO/Ni0.02Mn0.99O_2的比电容为136F/g。RGO的引入提高了活性材料的电子迁移速率,Ni元素的掺杂造成了MnO_2晶格中存在适量的点缺陷,提高了其导电性。以RGO/Ni_xMn_(1-x)/_2O_2为正极的超级电容器可同时具备双电层电容器和赝电容器的优点,以Ni掺杂MnO_2和RGO的负载协同提高了该复合材料电化学性能。

关键词：超级电容器 MnO2 还原氧化石墨烯(RGO) 水热合成电化学性能

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环氧树脂纳米复合材料界面及其对电性能影响分析

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电工技术学报 2018年第16期33卷 3897-3905页

作者：吴子剑王晨张明艳裴鑫姜鹏工程电介质及其应用教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 哈尔滨150040 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨150040

实验分别采用混酸、环氧大分子、硅烷偶联剂(KH560)对多壁碳纳米管(MWCNTs)表面进行改性制得酸化碳纳米管(C-MWCNTs)、环氧功能化碳纳米管(E-MWCNTs)、硅烷偶联化碳纳米管(Si-MWCNTs),将改性后的MWCNTs和有机化蒙脱土(O-MMT)通过溶液共... 详细信息

实验分别采用混酸、环氧大分子、硅烷偶联剂(KH560)对多壁碳纳米管(MWCNTs)表面进行改性制得酸化碳纳米管(C-MWCNTs)、环氧功能化碳纳米管(E-MWCNTs)、硅烷偶联化碳纳米管(Si-MWCNTs),将改性后的MWCNTs和有机化蒙脱土(O-MMT)通过溶液共混的方式与环氧树脂(EP)制备成环氧树脂纳米复合材料。通过分析试样的冲击实验数据、断面形貌以及MWCNTs的红外光谱来确定不同功能化方式处理的MWCNTs对纳米复合材料中界面区域的影响。借鉴界面势垒模型分析界面区域对纳米复合材料电性能的影响。分析结果表明,Si-MWCNTs、E-MWCNTs与环氧树脂的界面结合强度大于C-MWCNTs。当纳米掺杂组分质量分数相同时,Si-MWCNTs/EP中界面区域大于E-MWCNTs/EP中界面区域。当Si-MWCNTs在基体中分散均匀时,随Si-MWCNTs的质量分数的增加,Si-MWCNTs/EP中自由体积增加,键合区域对偶极极化限制性增强,二者共同促进Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的介电常数和介质损耗的降低,过渡区域陷阱密度增大,Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的击穿强度得到提高。O-MMT的加入减弱了MWCNTs在基体中的团聚,使MWCNTs/O-MMT/EP的电导率降低。

关键词：环氧树脂碳纳米管蒙脱土界面区域电性能

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多孔硼化锆–碳化硅–石墨超高温陶瓷的抗热冲击性能

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硅酸盐学报 2018年第6期46卷 766-771页

作者：王帅金鑫鑫董丽敏吴可嘉陈乐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其应用教育部重点实验室哈尔滨150080

为了改善ZrB2基超高温陶瓷的热冲击损伤抗性,采用冷等静压–无压烧结法在ZrB2–SiC–Graphite（ZSG）材料体系中引入孔隙制备ZSG多孔陶瓷,同时利用热压法制备了ZSG致密陶瓷作为对比材料,研究了2种ZSG陶瓷材料的力学性能,并探究了孔的引... 详细信息

为了改善ZrB2基超高温陶瓷的热冲击损伤抗性,采用冷等静压–无压烧结法在ZrB2–SiC–Graphite（ZSG）材料体系中引入孔隙制备ZSG多孔陶瓷,同时利用热压法制备了ZSG致密陶瓷作为对比材料,研究了2种ZSG陶瓷材料的力学性能,并探究了孔的引入对ZSG复合陶瓷热冲击性能的影响。结果表明：孔的引入降低了ZSG陶瓷的抗弯强度（由230.04 MPa降为98.12 MPa）和断裂韧性（由4.69 MPa·m^1/2降为4.27 MPa·m^1/2）,但孔的引入大大提升了ZSG陶瓷的临界裂纹尺寸（由132μm增长为602μm）。孔的引入明显提高了材料的残余强度保持率（由54%增长为84%）,即改善了ZrB2基陶瓷的热冲击损伤抗性。与其它材料体系不同的是,孔的引入还提高了ZSG复合陶瓷的临界温差,说明孔对ZSG复合陶瓷的热冲击断裂抗性和损伤抗性具有同时增强的效果。

关键词：硼化锆–碳化硅–石墨力学性能热冲击损伤抗性热冲击断裂抗性

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