一、退火条件对聚乙烯薄膜直流电导的影响（论文文献综述）
刘关宇[1]（2021）在《电介质极化与电导剖析及半导电电极注入空间电荷特性》文中进行了进一步梳理在高压输电系统的电缆绝缘层中形成的空间电荷会造成输电线路发生故障。高压电缆中的半导电屏蔽层不仅使绝缘层和导体线芯紧密接触,而且对绝缘层起到均化电场和减少载流子由金属线芯向绝缘层注入空间电荷等作用,通过改善半导电屏蔽层来抑制聚合物介质中的电荷注入具有重要的理论及工程应用价值。传统半导电屏蔽层的表面缺陷容易在绝缘层中产生空间电荷积累,炭黑颗粒容易渗入绝缘层,亦可引发畸变电场和空间电荷积累。本文提出利用离子半导电电极来抑制电荷注入的新方法,并与传统电子半导电电极进行比较,研究它对电荷注入特性的影响及其介电极化/电导机理。电介质极化与直流电导两个基本物理过程来描述工程电介质的电气性能,对法拉第提出的电介质原始定义做出新的广义诠释。根据束缚能、活化能和陷阱深度等,将参加极化与电导的粒子与形态结构作为基本物理要素进行分析。采用电子和离子半导电电极作为高压电极进行电荷注入,电子半导电电极为低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene,LDPE）/乙烯-醋酸乙烯共聚物（Ethylene Vinyl Acetate,EVA）和碳黑（Carbon Black,CB）构成的半导电复合材料;离子半导电电极是由碱金属无机盐制备的电解质水溶液;聚合物电介质采用综合电绝缘性能优良的聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate,PET）薄膜。用两种不同半导电电极对PET试样进行短时击穿实验,与未经半导电电极注入电荷预处理的结果进行对比。采用离子和电子半导电电极经过30min加电压注入电荷后,特征击穿场强分别降低了6.9%和14.3%,表明离子电极起到了抑制负电荷注入的作用。在不同温度以及不同频率下用两种半导电电极注入电荷预处理的PET试样测得的复介电函数（介电常数ε和介电损耗角正切值tanδ）温谱和频谱特性基本符合德拜松弛响应理论。离子半导电半导电电极进行注入电荷预处理后,ε和tanδ与未注入电荷试样的基本相同,而电子半导电电极注入电荷后,ε与tanδ明显下降,说明它注入的空间电荷明显限制了偶极取向极化,所以离子半导电电极能够抑制电荷注入。对不同种场强作用下离子半导电电极和电子半导电电极注入电荷的PET试样进行热刺激电流（Thermally Stimulated Current,TSC）测试,发现二者深陷阱峰值位置分别在95℃和105℃附近。与电子半导电电极相比,离子半导电电极注入电荷的TSC峰值显着降低,说明由它注入的电子及其形成的空间电荷明显减少。TSC谱积分表明,由离子半导电电极累计注入的电荷总量只有电子半导电电极注入电荷总量的1/4,因此离子半导电电极有效抑制了电荷注入。两种电极测试的电流密度～电场强度（J～E）对数曲线表明:在低场区域斜率K1小于1,遵循欧姆定律;高场区域斜率K2大于2,符合空间电荷限制电流（Space Charge Limited Current,SCLC）机理;与离子半导电电极相比,采用电子半导电电极测得的SCLC斜率K2更大,表明前者注入载流子较少且随电场增强而增加的速度较慢,由电子半导电电极注入的载流子更容易填充电荷陷阱而形成空间电荷。
王猛[2]（2021）在《微纳米SiO2/LDPE复合电介质空间电荷与直流电性能的研究》文中研究说明聚合物电介质内空间电荷的积聚,使局部形成高场,绝缘材料击穿强度降低,成为了制约高压直流输电发展的重要因素。研究表明,在聚合物中掺杂适量无机纳米粒子能够抑制空间电荷,并改善其某些介电性能,改善程度与纳米颗粒分散状态密切相关,改善机理尚不明确。也有研究表明,微米颗粒在一定程度上能够改善纳米颗粒的分散性,微、纳米颗粒同时掺杂后可能会产生一定的协同效应,通过调控载流子输运机制,获得性能更优异的材料。本文以低密度聚乙烯（LDPE）作为聚合物基体,以表面经过疏水改性的微米、纳米SiO2作为无机填料,采用熔融共混法制备了纳米、微米及微-纳米SiO2/LDPE复合材料。探讨了微-纳米复合材料制备过成中,微米、纳米SiO2添加顺序对其性能的影响,结果表明,先添加微米SiO2混炼一定时间后在加入纳米SiO2所制备的微-纳米复合材料性能最优,基于这种制备工艺,探讨了微米、纳米SiO2浓度对复合材料性能的影响。利用原子力显微镜（AFM）、偏光显微镜（PLM）、差示扫描量热仪（DSC）和X射线衍射仪（XRD）等对LDPE和微、纳米SiO2/LDPE复合材料的结晶形态与微晶尺寸进行表征。结果表明:微、纳米SiO2颗粒使球晶尺寸减小。纳米SiO2通过异相成核作用使纳米复合材料内部形成了小而致密的球晶结构,球晶结晶完善,结晶度提高;微米SiO2异相成核作用较弱,对球晶生长有阻碍作用,使微米复合材料内部球晶尺寸有所减小,球晶结晶不完善,结晶度变化不明显。复合材料的结晶度随着无机颗粒浓度的增加而降低。利用电声脉冲法（PEA）实验研究了LDPE和微、纳米SiO2/LDPE复合材料的空间电荷特性。结果表明,纳米复合材料在两极附近积累了少量同极性电荷,微米复合材料在阳极附近积累了同极性电荷,在阴极附近积累了异极性电荷。纳米SiO2对空间电荷具有较强的抑制作用,当纳米SiO2含量为0.5wt%时,纳米复合材料抑制效果最优,当纳米SiO2含量超过0.5wt%时,随着浓度增加,抑制效果降低。微米SiO2对空间电荷抑制能力不明显,但微米复合材的短路电荷衰减速率高。微-纳米复合材料的空间电荷特性介于二者之间。实验研究了LDPE和复合材料的热激电流特性,结果表明:纳米复合材的电流峰峰温向高温方向移动,微米复合材料的电流峰峰温略向低温方向移动,微-纳米复合材料的电流峰与纳米复合材料的接近。说明纳米SiO2使LDPE内部引入了深陷阱,而微米SiO2使LDPE内部则产生了较多的浅陷阱。基于陷阱理论,建立了电极界面电荷层屏蔽模型和载流子在不同陷阱间的输运模型。实验研究了LDPE和复合材料的电导特性和直流击穿特性。结果表明:复合材料的电导电流均低于LDPE,纳米复合材料的电导电流最低,微-纳米复合材料次之,随着SiO2含量的增加,复合材料的电导电流增大。在J-E曲线中,LDPE、微米复合材料和微米SiO2含量较高的微-纳米复合材料的电导电流出现了三个斜率变化区域,微米SiO2对阈值电场E1影响较小,但使阈值电场E2明显提高,而纳米复合材料及微米含量较低的微-纳米复合材料未出现第三个斜率变化区域,且纳米SiO2使得阈值电场E1明显提高。纳米复合材料的直流击穿场强明显高于LDPE,但随着纳米SiO2的含量增加,击穿场强逐渐降低,纳米SiO2含量为0.5wt%时,击穿场强最高,较LDPE提高约29.2%;微米复合材料的直流击穿场强低于LDPE,随着微米SiO2含量的增加,击穿场强明显下降,当微米SiO2含量较低时,击穿场强与LDPE接近;微-纳米复合材料的击穿场强随着SiO2整体含量的增加而降低,当微米SiO2含量较低时,击穿场强随着纳米SiO2的增加降低比较缓慢,当微米SiO2含量较高时,随着纳米SiO2的增加,击穿场强降低幅度较大。基于实验结果和复合材料的聚集态结构,结合多核模型、介电双层模型及聚合物陷阱理论,建立了LDPE和复合材料内部的陷阱形成、载流子输运过程中入陷、脱陷与复合以及热电子对LDPE分子链轰击的过程模型。运用Materials studio软件建立了LDPE、纳米SiO2以及LDPE与经过甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性的纳米SiO2间的界面模型,通过分子动力学方法对模型进行优化和模拟,并基于密度泛函理论计算探讨两种体系的陷阱和击穿特性。结果表明,纳米SiO2与LDPE间以范德华力作用为主,纳米SiO2/LDPE中的陷阱为深陷阱,LDPE中的陷阱为浅陷阱,纳米SiO2/LDPE的击穿场强较纯LDPE提高约18.2%。
花雨[3]（2020）在《稳恒磁场处理下形态对BiFeO3/LDPE复合材料击穿特性影响研究》文中研究指明低密度聚乙烯（LDPE）因其良好的热加工性以及优异的绝缘性能而被广泛应用于电力材料行业。研究表明,在LDPE中添加适量的纳米粒子或微米粒子作为填料不仅可以保留LDPE基体稳定的物理化学性能,还可以明显改善复合材料的介电性能。聚合物作为一种软性材料会对空间中的外场（如温度场、电场、磁场等）刺激做出响应,因此利用外场制备出新型、性能优异的复合材料已经成为复合材料领域中的一个重要研究方向。本文以LDPE作为聚合物基体,分别添加掺杂比不同的纳米铁酸铋（Nano-Bi Fe O3）和微米铁酸铋（Micro-Bi Fe O3）制备出纳米复合材料及微米复合材料。将制备出的复合材料经稳恒磁场处理后,通过原子力显微镜（AFM）、差示扫描量热分析（DSC）、傅里叶红外光谱（FT-IR）等微观表征方法对微、纳米复合材料进行结构表征和分析。结果表明:纯LDPE及复合材料经过磁化处理后其球晶尺寸增大,结晶形态发生改变。复合材料的结晶度有所提高且熔融峰温向高温区移动。LDPE的大分子间作用力受到磁场影响取向增强,促进了LDPE球晶的形成,导致磁化后样品的结晶度增大。本文制备了微、纳米BiFeO3/LDPE复合材料,并测试了其电气性能。分析了不同粒径掺杂物质量分数、稳恒磁场处理方式对复合材料击穿场强、电导电流（E-I特性曲线）、介电特性的影响。实验所得结果发现:当外加直流电场时,微米掺杂复合材料直流击穿强度会随着掺杂质量分数的增高而降低。纳米铁酸铋掺杂复合材料的击穿场强,随着纳米铁酸铋质量分数的增加呈现先升高后降低的趋势,但所有掺杂含量击穿场强均优于纯LDPE。外加交流电场时,微米及纳米铁酸铋的添加均能有效改善材料的交流击穿场强,并且当材料中微米或纳米铁酸铋质量分数增加时,其击穿场强呈现出先升高后降低趋势。常温下磁化的试样击穿强度均高于未磁化试样,高温磁化的试样击穿强度要低于未磁化试样。磁化处理会使复合材料的电导电流降低,且室温处理下试样电导电流要低于高温磁化试样。添加铁酸铋颗粒会使复合材料介电常数、损耗因数增大。磁化处理会降低复合材料的介电常数、损耗因数。结合复合材料的结晶性测试结果可以看出,磁化处理后LDPE以及复合材料的结晶度大于未磁化试样,随着复合材料结晶度的升高,材料内部的无定形区域减小,无定形区容易形成陷阱,其中浅陷阱却有利于放电通道的形成,从而改变了复合材料介电性能。
李明[4]（2020）在《有机电场调控剂电场调控动态响应过程的仿真分析》文中认为随着国民用电量的不断增加,具有传输容量大、距离远的高压柔性直流输电逐渐成为主要的电能传输方式,因而高压直流电缆也获得较为广泛的应用。随着输电等级的不断增加,高压直流电缆中存在的空间电荷效应及极性反转现象制约着电压等级的进一步发展。由于传统的均化电场技术存有一定的局限性,因而为改善绝缘结构中由众多因素形成的电场畸变,本课题组提出有机电场调控技术,并通过实验验证有机电场剂能够发生分子迁移并能够均化绝缘结构中的电场分布。由于在不均匀电场中电场调控剂能够具有自适应浓度梯度分布,均化绝缘结构中的电场分布,同时制作工艺简单,能降低绝缘制造的工程应用成本并契合时代对绝缘结构提出的自适应理念,因而通过仿真对有机电场调控剂电场调控动态响应过程进行研究具有非常高的理论价值和工程意义。首先对电场调控的原理进行理论分析,电场调控剂与所选的绝缘基料相比应具有较高的介电参数,为研究所选的电场调控剂是否具备电场调控的基本条件,对不同质量分数的复合材料进行介电谱测试以及直流电导率测试。实验结果表明,随着电场调控剂质量分数的增加,复合材料的介电常数、电导率、损耗角正切值峰值增加。随后为再次验证电场调控剂是否具有电场调控功能采用电声脉冲法对复合材料进行空间电荷测试,实验结果表明,电场调控剂通过分子迁移改变绝缘结构中原有的均匀的介电参数分布,形成梯度分布,进而形成类似夹层极化的空间电荷极化,进而均化绝缘结构中的电场分布。最后,为研究有机电场调控剂电场调控动态响应过程,对该过程进行仿真研究,分析仿真结果发现,在同轴结构中,外施电压越高,电场调控剂初始浓度越高,电场调控动态响应时间越短,电场调控效果越好。
周立伟[5]（2020）在《具有不同结晶特征的聚乙烯材料高场电导行为实验研究》文中提出聚乙烯是由乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂,因为其自身化学结构特点,使其成为目前高压输电及电气设备等领域应用非常广的绝缘材料之一。当在电介质材料两端加上电压时,电介质材料的电导电流密度加大,并且在聚乙烯内部很可能积累空间电荷,从而造成电场畸变。这些因素都会加速绝缘劣化,大幅度减少其使用寿命。随着高压直流输电技术的发展,高压强场下绝缘介质内部的载流子输运机制变的更加复杂,同时对于高场强下电导电流测试设备提出更高要求,因而有必要对聚乙烯绝缘材料在高场下的电导行为以及其测试设备和手段进行深入研究。本文主要探讨的是四种不同密度聚乙烯绝缘材料在不同电场强度下的电导电流测试以及在高场下（临近击穿场强）的测试手段的实现,从而为我们进一步探讨聚乙烯高场电导行为的研究提供基础条件;实验通过XRD、DSC测试手段定性定量的完成四种不同密度聚乙烯的结晶度测试,通过电击穿设备完成聚乙烯的击穿场强测试,通过自主搭建的高场电导数字测试系统完成了聚乙烯的电导电流测试;研究分析了聚乙烯密度、结晶度对于聚乙烯击穿场强的影响以及对其电导行为机制转变的可能原因。通过实验测得发现,低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）等四种不同密度聚乙烯随着密度的增大其结晶度大小逐渐增大;击穿场强随聚乙烯的结晶度的升高而显着增大,形状参数越大,击穿强度数据的分散性越小,聚乙烯表现出更加稳定的介电特性;在电导特性的测试中,聚乙烯对应的欧姆区（T1区）到非欧姆区转变的电场阈值逐渐降低,同时非欧姆区的转折点B所对应的场强大小也是逐渐降低;在lg I-lg E坐标系下的图像中,经过分段拟合得到:四种材料在T1区的电导特性曲线斜率都非常接近1,与理论值几乎相同;第二段曲线（T2区）的斜率值范围为2～4,说明在此区域存在SCLC效应;第三段曲线（T3区）的斜率都远低于T2区曲线斜率;四种不同密度聚乙烯在高场区的电导机制都存在由体（Poole-Frenkel）效应到电极（Schottky）效应的转变过程,且随着聚乙烯的结晶度的增大电导机制转变对应的场强阈值逐渐增大。
石泽祥[6]（2019）在《MMT/SiO2/LDPE微纳米复合电介质结构形态与电学性能的研究》文中研究表明在聚合物中掺杂适量的无机纳米颗粒可显着改善其某些电学性能,并同时赋予其优异的力学性能和热学性能。而半结晶聚合物的电学性能依赖于聚合物本身的聚集态结构,如结晶度、结晶尺寸、晶界以及内部缺陷等。在半结晶聚合物中添加无机颗粒必然会影响其分子链段的运动能力以及聚集态结构,因此,需要探究不同无机颗粒对聚合物聚集态结构的影响,揭示无机颗粒/聚合物微纳米复合材料电学性能的微观机制。以低密度聚乙烯（LDPE）为基体,以表面疏水改性的纳米SiO2颗粒和超声处理的有机化MMT颗粒为无机填料,釆用熔融共混法分别制备了纳米SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料。利用差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、偏光显微镜（PLM）和原子力显微镜（AFM）等对LDPE、SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料的结晶动力学过程、结晶形态以及晶体结构参数进行了分析表征。结果表明:纳米SiO2颗粒和MMT颗粒不改变LDPE晶体结构中的微晶尺寸和片晶厚度。SiO2/LDPE复合材料中的纳米SiO2颗粒通过异相成核作用使复合材料形成大量尺寸较小的球晶。而MMT/LDPE复合材料中MMT的片层结构限制了LDPE球晶的发展,且大部分片层分散到非晶区域内。实验研究了工频交流7kV电压作用下LDPE、SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料以及MMT/SiO2/LDPE多元复合材料中电树枝生长特性。基于化学刻蚀法,对含有电树枝的试样进行切片刻蚀,利用偏光显微镜（PLM）研究电树枝生长路径与结晶结构的相关性。结果表明:在半结晶聚合物LDPE中大多数电树枝沿着球晶边界生长而形成分枝,呈现出分维数较小的树枝状分形特性。在SiO2/LDPE复合材料中,由于纳米SiO2颗粒的异性成核作用,形成大量结构致密、球晶尺寸较小的结晶结构,使得电树枝的发展路径更加曲折,因此,在SiO2/LDPE复合材料试样中电树枝的发展表现为生长速度慢、生长时间长、电树枝拐点较多的特点。MMT/LDPE复合材料中无定形区分布的无机MMT片层对抑制电树枝生长起主导作用,MMT/LDPE复合材料试样中电树枝发展生长速度慢、电树枝长度短,树枝形态稠密。在MMT/SiO2/LDPE多元复合材料中,由于纳米SiO2颗粒的异相成核作用和无定形区MMT片层对电树枝生长路径的阻挡作用,MMT/SiO2/LDPE多元复合材料表现出更优异的耐电树枝性能,尤其是MMT颗粒添加量与纳米SiO2颗粒添加量比值为1:2时,其耐电树枝性能的提高最为明显。建立了电树枝引发与局部放电联合测试系统,对比研究了蒙脱土有机化处理（O-MMT）及超声分散（US-O-MMT）对电树枝生长过程中的电树枝形态变化、生长特性及局部放电特性的影响。结果表明:有机化蒙脱土超声处理可提高蒙脱土片层的剥离程度,进一步提高了MMT/LDPE复合材料的耐电树枝性能。对LDPE、O-MMT/LDPE及US-O-MMT/LDPE试样电树枝生长过程中的局部放电信号的时域分析结果表明:在电树枝生长初期（0-15min）、生长期（15-30min）和滞长期（30-60min）,LDPE试样在三个阶段的最大放电量分别为50pC、90pC和110pC,O-MMT/LDPE试样为40pC、90pC和80pC,US-O-MMT/LDPE试样为30pC、60pC和40pC。放电信号的频谱分析表明:树枝生长初期LDPE、O-MMT/LDPE和US-O-MMT/LDPE试样的放电信号频率分别分布在5-12MHz、5-17MHz和5-10MHz,而发展到滞长期时,频谱分量则略有扩展,分别变化为5-15MHz、5-20MHz和5-15MHz。据此提出了基于局部放电信号的时频分析估计电树枝生长阶段及发展形态的判断方法。实验研究了LDPE、SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料的陷阱特性、宽频极化特性、伏安特性以及工频交流击穿强度性能。实验结果表明:与LDPE相比,SiO2/LDPE复合材料和MMT/LDPE复合材料的热刺激电流峰峰值、峰宽以及峰面积都显着增大。此外,SiO2/LDPE复合材料在90°C附近出现另一个热刺激电流峰,说明纳米SiO2/LDPE复合材料中引入了深陷阱。SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料都显示了不同程度的松弛极化和损耗的特征,且SiO2/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料的直流阈值场强和交流击穿场强都高于LDPE和MMT/LDPE复合材料。基于聚合物及其复合材料的聚集态结构与介电性能的相关性原理,分析可得:SiO2/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料中纳米SiO2颗粒异性成核形成的大量致密微晶结构,引入了更多的晶区/非晶区界面及界面结构陷阱。纳米SiO2颗粒/LDPE基体的界面电荷层,不仅影响了复合电介质的低频极化行为,而且影响载流子的定向迁移,这是导致其表现出松弛极化特性和直流阈值电场提高以及交流击穿场强提高的微观机制。而MMT/LDPE复合材料中,通过MMT片层对分子链段运动的阻碍效应,进而影响MMT/LDPE复合材料中陷阱特性、载流子迁移过程和宽频极化行为。
鲁泽楷[7]（2019）在《高压直流电缆用聚乙烯材料空间电荷暂态行为研究》文中认为随着能源消费结构的加速调整,我国用电量近年来呈现持续增长的趋势,电能的远距离输送成为了电力系统发展的必然需求。高压直流电缆因其传输容量大的优点在输配电系统中得到了广泛的应用。目前高压直流电缆以聚乙烯作为主绝缘,在电场的长期作用下其内部容易产生空间电荷,从而使得内部电场发生畸变,甚至导致绝缘击穿。因此,研究高压直流电缆用聚乙烯材料的空间电荷行为对电力系统的安全运行具有重要意义。本文基于电声脉冲法（Pulsed electro-acoustic,PEA）原理与技术,对空间电荷测量系统进行了改进,实现了固体绝缘中空间电荷的快速动态测量。为了研究商用交联聚乙烯（Crosslinked polyethylene,XLPE）材料的空间电荷行为,开展了XLPE试样脱气前后的直流电导、介电和高温下空间电荷稳态暂态过程试验。结果表明,未脱气XLPE的电导电流和介质损耗均大于脱气XLPE;-30kV/mm下脱气前后XLPE内部均为负极性电荷积聚,且在30℃和70℃下电场畸变率不超过25%;70℃、-100 kV/mm下极化初始2 s的快速测量发现,脱气XLPE出现正空间电荷包的快速迁移,而-150 kV/mm下则出现了负空间电荷包的注入与迁移,正负空间电荷包的运动过程均遵循负微分迁移率。本文通过控制低密度聚乙烯（Low density polyethylene,LDPE）熔融后的冷却速率获得了不同结晶形态的薄膜试样,分别对不同冷却速率的LDPE试样进行了偏光显微观测、X射线衍射分析、差示扫描量热分析、电导电流试验、直流击穿试验。同时,利用温度可控的PEA法高速动态测量系统重点研究了70℃下不同冷却速率的LDPE试样在预击穿过程中内部空间电荷暂态行为。结果表明,冷却速率越慢,球晶尺寸越大,结晶轮廓越清晰,结晶度越高;击穿前冰水冷却试样内部出现多组空间电荷包快速迁移现象,空气冷却和缓慢冷却试样内部出现大量负极性空间电荷和少量正极性空间电荷;预击穿试验中,由于空间电荷效应引起了试样内部最大电场发生畸变:冰水冷却试样畸变率为65.1%,空气冷却为59.5%,缓慢冷却为46.6%。
王亚林[8]（2018）在《聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试技术的研究与应用》文中研究指明聚合物材料由于具有诸多优良特性,因而在电力工程、能源工程和航空航天工程等领域有着广泛的应用。聚合物绝缘电缆作为超高压直流输电的主要组成部分,在运行过程中承受着一定强度的电场。直流电场下聚合物材料容易积累空间电荷,引发局部电场畸变,使热电子运动以及能量的储存与释放加强,进而加速绝缘老化,严重影响电缆寿命。聚合物在辐射环境下诸如航天器中也得到大量应用,然而高能粒子辐射、等离子体撞击和紫外线照射等因素极易导致聚合物材料表面和内部积累大量电荷,引起静电放电。造成空间电荷积累的主要原因是材料内部存在或深或浅的陷阱,空间电荷的行为与材料内部陷阱能态分布具有很强的关联性。对材料内的陷阱分布与空间电荷分布进行联合测量与研究有助于全面地了解材料中载流子的输运过程。然而鲜有研究者对同一试样中的空间电荷分布与陷阱能态密度进行联合测量,相关设备的缺失使得该项研究难以进行。为此,本文针对聚合物绝缘中的空间电荷行为与陷阱分布的关联性这一关键问题,将聚合物的空间电荷行为与微观陷阱能态密度相结合,研制了能够对同一试样的空间电荷与陷阱能态密度进行联合测试的仪器。并以交联聚乙烯（cross-linked polyethylene,XLPE）和纳米MgO/XLPE复合介质为研究对象,对两种材料的空间电荷与电导,空间电荷与热刺激电流进行联合测量。研究了空间电荷与电导的联系,以及空间电荷与陷阱能态密度的关系,比较了两种材料中的空间电荷行为,并对载流子的输运特性进行了分析。聚合物空间电荷与陷阱能态密度测试仪器的研制难点主要在于协调空间电荷测量与电流测量这两种测量方式之间的矛盾。为解决该矛盾,本文首先通过仿真和理论计算分析了空间电荷测量时产生的脉冲电场对电流测量的影响,发现脉冲电场引起的脉冲电流幅值较大,将极大地干扰对流过试样的电流的测量,甚至可能损毁电流测量仪器。因此,采用高压电极、空间电荷测量极、电流测量极和接地保护极构成的“四电极”结构,将空间电荷测量区域与电流测量区域分离开。另外,采用快速切换分时测量的策略,将空间电荷测量与电流测量分时进行。采用液氮与电加热器件相结合的控温方式,实现了对实验样品以0.510℃/min的速率线性升温。此外,又研制了基于Blumlein传输线的高重复频率纳秒脉冲电压源,使用高开关速度和重复频率的MOSFET器件,使得脉冲重复频率最高可达3 MHz,为空间电荷快速测量提供了激励源。通过对经典的单一陷阱能级的热刺激电流表达式进行分析后发现,不同类型的电荷来源引起的热刺激电流表达式相似。在此基础上,提出了基于非负线性最小二乘迭代算法的热刺激电流分析方法。该方法无需人为判断电流峰的位置和个数,自动对整条热刺激电流曲线进行分析,能够获得整个禁带范围内的陷阱能态密度谱,具有重复性好、能规避人为误差以及自动排除无效数据等优点,可以用于聚合物陷阱能态密度的分析。使用联合测试设备对XLPE和纳米MgO/XLPE复合介质在20到60℃下进行空间电荷与高场电导联合测量,发现纳米MgO/XLPE复合介质的空间电荷积累阈值电场大于XLPE的空间电荷积累阈值电场,表明一定粒径和浓度的纳米MgO的添加抑制了空间电荷的积累。在相同温度下,纳米MgO/XLPE复合介质的电流密度-电场关系曲线的转折电场高于XLPE的转折电场。通过对两种材料的电流密度-电压标度曲线进行拟合,发现纳米MgO颗粒的添加引入了新的陷阱能级,纳米MgO/XLPE复合介质内的陷阱在空间上分布较XLPE更为均匀。另外,又使用空间电荷和电流联合测量的结果,发现载流子关于局部电场的负微分迁移率是空间电荷包形成的主要原因。使用联合测试设备对XLPE和纳米MgO/XLPE复合介质进行了空间电荷与热刺激电流联合测量与分析。在极化阶段,XLPE试样的阳极附近积累了大量的正电荷并逐渐向试样内部迁移,而降温阶段空间电荷的迁移减缓。在热刺激阶段,当温度大约高于60℃时空间电荷开始剧烈减少。纳米MgO/XLPE复合介质在极化阶段和降温阶段均没有明显的空间电荷积累。使用基于非负线性最小二乘迭代算法的热刺激电流分析方法计算了两种材料的陷阱能态密度,发现XLPE在1.15 eV能级存在数量较多的深陷阱,而纳米MgO/XLPE复合介质在不同能级上的陷阱密度较为均匀。由空间电荷与陷阱能态密度的联合分析可知,XLPE积累的空间电荷主要分布在深陷阱内,而纳米MgO/XLPE复合介质由于添加了纳米MgO颗粒,引入了更多的陷阱能级,抑制了空间电荷的积累。
王灿[9]（2018）在《热老化下低密度聚乙烯纳米复合材料的介电和空间电荷特性研究》文中研究表明与纯聚乙烯绝缘材料相比,聚乙烯/氧化镁纳米复合材料由于具有更高的绝缘强度和机械性能,并且能够抑制材料在高压直流电场作用下的空间电荷累积,有望成为下一代高压电力设备的绝缘材料。然而,在高压电力设备的长期运行过程中,聚乙烯绝缘材料不仅会承受高电压的作用还会受到高温环境的影响而逐渐出现热氧老化的现象,在热氧老化的过程中聚乙烯材料分子链的三级碳原子会与氧气发生反应,导致分子链断裂并且生成大量的自由基,该过程的进行会引起材料绝缘性能的下降,最终造成聚乙烯材料的绝缘失效,因此有必要研究具有抗热老化能力的聚乙烯纳米复合材料。本文选用LDPE/MgO纳米复合材料为研究对象,以LDPE/SiO2和LDPE/ZnO纳米复合材料为对照组,对热老化后聚乙烯纳米复合材料的形貌特性、分子结构、击穿场强、介电特性以及空间电荷行为特性等多个性能进行了测试分析,揭示了聚乙烯纳米复合材料的抗热老化机理,为制备具有抗热老化能力的聚乙烯纳米复合材料的纳米粒子种类的选择和浓度的控制提供了指导。本文完成的主要的工作如下:（1）研究了LDPE/MgO、LDPE/ZnO和LDPESiO2这三种聚乙烯纳米复合材料的形貌特性、理化特性、介电特性以及空间电荷分布等绝缘特性,研究得到了具有最优绝缘性能的纳米粒子配比浓度,分析得到了影响聚乙烯纳米复合材料绝缘性能的主要因素。（2）研究了热老化过程中纳米粒子对聚乙烯基体的作用效果,分析了热老化前后聚乙烯纳米复合材料的形貌特性和理化特性,研究得到了能够提高聚乙烯基体抗热老化能力的纳米粒子种类和浓度配比,为制备具有抗热老化能力的聚乙烯纳米复合材料的浓度配比提供了指导。（3）对热老化前后聚乙烯纳米复合材料的介电特性进行了研究,分析了纳米粒子是否能够降低热老化后聚乙烯绝缘材料的介电损耗,利用Debye模型拟合计算得到了热老化前后材料的直流电导率,研究了纳米粒子对热老化过程中聚乙烯材料中直流电导率的作用机理,揭示了纳米粒子能够使聚乙烯基体的介电损耗在热老化后仍然维持较低水平的原理。（4）对热老化前后聚乙烯复合材料的空间电荷行为特性进行了研究,通过分析热老化过程中材料内的电荷累积量和载流子迁移率的变化,研究了聚乙烯纳米复合材料在热老化后是否仍然具有抑制空间电荷累积的能力,利用去极化特性计算得到了热老化前后聚乙烯纳米复合材料的电荷陷阱分布,揭示了纳米粒子能够在热老化后仍然具有抑制材料内空间电荷累积能力的作用机理。（5）通过计算分析纳米粒子与聚乙烯基体之间的氢键强弱、聚乙烯纳米复合材料的活化能、氧气在聚乙烯纳米复合材料中的扩散程度以及氧化物纳米粒子与聚乙烯分子链之间的相互作用能,揭示了纳米粒子能够提高聚乙烯基体材料抗热老化能力的机理,为制备具有抗热老化能力的聚乙烯纳米复合材料的纳米粒子种类的选择提供了指导。此外,本文还通过计算含有C=O双键的聚乙烯材料的态密度的变化情况,解释了热老化对材料的电荷陷阱深度以及空间电荷分布的影响机理。本文的研究工作表明了MgO和ZnO纳米粒子能够有效的提高聚乙烯基体材料的抗热老化能力,同时也能够保护材料在热老化过程中的绝缘性能。此外,以试验和仿真模拟的结果为基础,本文从氢键作用、活化能、氧气扩散程度和相互作用能等方面揭示了纳米粒子提高聚乙烯基体抗热老化能力的作用机理,为制备具有抗热老化能力的聚乙烯纳米复合材料的纳米粒子的种类的选择和浓度的控制提供了指导。
牛会琴[10]（2018）在《相容剂LDPE-g-MAH对MgO掺杂聚乙烯复合薄膜空间电荷特性的影响》文中研究说明纳米颗粒掺杂聚合物材料目前已成为改善电线电缆绝缘材料空间电荷积累等问题的主流方法,但团聚等现象大大影响了纳米复合材料的使用。因此,本论文采用低密度聚乙烯（LDPE）作为基体材料,选择不同含量的相容剂（LDPE-g-MAH）对基体材料进行改性,然后掺杂纳米MgO颗粒,通过不同的测试表征手段来研究相容剂对纳米复合材料空间电荷特性及其他性能的影响,讨论材料微观结构与宏观性能的联系,为电缆绝缘材料的研发和工程应用提供理论参考。论文阐述了聚合物共混体系相容原理、聚合物复合材料界面理论与聚合物空间电荷原理,为后续实验提供了理论基础。通过熔融共混的方法制备了纯LDPE、MgO/LDPE与MgO/LDPE-g-MAH/LDPE三种薄膜样品。经扫描电镜观察,MgO/LDPE复合材料分散较为均匀,但仍有团聚现象,而经相容剂改性的MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜的相容性好,MgO颗粒分散更加均匀,几乎无团聚现象。采用电声脉冲法（PEA）测试表征了经不同相容剂含量改性的纳米复合聚乙烯材料在加压与短路下的空间电荷特性。测试结果表明,质量分数为1wt%的MgO/LDPE复合材料较纯LDPE薄膜来说,能够抑制空间电荷积累,但由于纳米颗粒团聚的现象,材料内部出现正负电荷交替的空间电荷包。而经相容剂改性后的MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜能有效抑制空间电荷,其中相容剂含量为10wt%的作用最为明显,能减少空间电荷包的产生,材料内部空间电荷密度值由6.79C/m3减少到0.35C/m3。采用宽频介电谱与光激电流法（PSD）研究了相容剂对MgO/LDPE薄膜材料介电性能与陷阱特性的影响,宽频介电谱实验结果表明,MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜的介电常数较未改性的小,但仍比纯LDPE的介电常数高。PSD实验结果表明,MgO/LDPE复合材料的深陷阱密度较纯LDPE增加,浅陷阱的密度相对减小,这与其材料内部出现空间电荷包的现象相一致。MgO/LDPE-g-MAH/LDPE薄膜的陷阱能级分布大约5.185.91eV,相容剂含量为10wt%的谱峰面积最少,说明加入10wt%的相容剂能够使得MgO/LDPE复合材料的陷阱密度大大减小。
二、退火条件对聚乙烯薄膜直流电导的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、退火条件对聚乙烯薄膜直流电导的影响（论文提纲范文）
（1）电介质极化与电导剖析及半导电电极注入空间电荷特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 半导电屏蔽材料的研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 电介质中极化与电导的两个基本物理过程 |
| 2.1 电介质极化与电导过程 |
| 2.1.1 电介质极化 |
| 2.1.2 电介质电导 |
| 2.1.3 极化与电导的关系 |
| 2.1.4 参加极化与电导两个基本物理过程(运动和结构)单元 |
| 2.2 极化与电导的时域-频域响应 |
| 2.2.1 极化与电导的时域响应特性 |
| 2.2.2 极化与电导的频域响应特性 |
| 2.3 高聚物电导 |
| 2.3.1 离子电导 |
| 2.3.2 电子电导 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 半导电电极/PET制备与测试 |
| 3.1 电介质材料选择与半导电电极制备 |
| 3.1.1 聚合物绝缘材料 |
| 3.1.2 电子半导电材料 |
| 3.1.3 离子半导电材料 |
| 3.2 测试设备与方法 |
| 3.2.1 直流击穿 |
| 3.2.2 介电性能 |
| 3.2.3 TSC测试 |
| 3.2.4 电导电流 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 半导电层/聚合物击穿及介电特性 |
| 4.1 聚合物击穿及介电理论 |
| 4.1.1 聚合物的击穿性能 |
| 4.1.2 聚合物的介电性能 |
| 4.1.3 击穿场强统计方法 |
| 4.2 半导电层注入电荷对聚合物直流击穿的影响 |
| 4.2.1 半导电电极/PET直流击穿特性 |
| 4.2.2 半导电电极注入电荷对直流击穿强度的影响 |
| 4.3 半导电层电荷注入对聚合物介电性能的影响 |
| 4.3.1 介电温变特性 |
| 4.3.2 介电频率特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 半导电电极注入空间电荷特性 |
| 5.1 空间电荷注入的机理 |
| 5.1.1 空间电荷 |
| 5.1.2 受陷载流子的等温衰减电流 |
| 5.1.3 线性升温受俘载流子的衰减电流TSC |
| 5.1.4 空间电荷限电流SCLC |
| 5.2 半导电电极抑制空间电荷分析 |
| 5.2.1 不同场强下半导电电极电荷注入陷阱特性 |
| 5.2.2 半导电电极/PET直流电导特性 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）微纳米SiO2/LDPE复合电介质空间电荷与直流电性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的及背景 |
| 1.2 聚合物基纳米复合电介质研究进展 |
| 1.2.1 纳米材料的基本效应 |
| 1.2.2 纳米复合电介质中的界面 |
| 1.2.3 纳米复合电介质的理论研究现状 |
| 1.2.4 纳米复合电介质的介电性能研究现状 |
| 1.3 聚合物基微纳米复合电介质介电性能研究现状 |
| 1.4 空间电荷研究现状 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 第2章 聚乙烯基微纳米SiO_2复合材料的制备与结构表征 |
| 2.1 聚乙烯基微纳米SiO_2复合材料的制备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 微纳米复合材料的制备 |
| 2.2 微纳米复合电介质的结构表征 |
| 2.2.1 无机颗粒的分散性 |
| 2.2.2 化学结构表征 |
| 2.2.3 不同工艺制备的材料的结晶结构表征 |
| 2.2.4 不同浓度的微纳米复合材料结晶度测定 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 微纳米SiO_2/LDPE复合材料空间电荷特性 |
| 3.1 空间电荷的形成和PEA测试系统 |
| 3.1.1 空间电荷的形成 |
| 3.1.2 PEA法测量空间电荷的装置系统 |
| 3.2 聚合物电介质空间电荷陷阱理论 |
| 3.3 不同制备工艺的微纳米复合电介质空间电荷特性 |
| 3.3.1 预压电场对空间电荷的影响 |
| 3.3.2 短路时空间电荷分布 |
| 3.4 不同浓度的微纳米复合电介质空间电荷特性 |
| 3.4.1 预压电场对空间电荷的影响 |
| 3.4.2 短路时空间电荷分布 |
| 3.5 复合材料的热激电流特性和抑制空间电荷机理分析 |
| 3.5.1 复合材料的热激电流特性 |
| 3.5.2 复合材料抑制空间电荷的机理分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 微纳米SiO_2/LDPE复合材料直流电性能研究 |
| 4.1 微纳米复合材料的电导特性 |
| 4.1.1 固体介质电导理论概要 |
| 4.1.2 不同工艺制备的微纳米复合材料的电导特性 |
| 4.1.3 不同浓度的微纳米复合材料的电导特性 |
| 4.2 微纳米复合材料的直流击穿特性 |
| 4.2.1 固体介质击穿理论概要 |
| 4.2.2 不同工艺制备的微纳米复合材料击穿特性 |
| 4.2.3 不同浓度的微纳米复合材料的直流击穿特性 |
| 4.3 微纳米复合材料介电性能理论分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 纳米SiO_2/LDPE复合材料电学性能仿真 |
| 5.1 模型构建 |
| 5.1.1 经硅烷改性的纳米SiO_2表面模型构建 |
| 5.1.2 低密度聚乙烯模型构建 |
| 5.1.3 纳米SiO_2/LDPE模型构建 |
| 5.2 分子动力学模拟 |
| 5.3 模拟结果与分析 |
| 5.3.1 纳米SiO_2/LDPE的界面结合能与相互作用力分析 |
| 5.3.2 LDPE和纳米SiO_2/LDPE的击穿场强分析 |
| 5.3.3 LDPE和纳米SiO_2/LDPE的陷阱特性 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）稳恒磁场处理下形态对BiFeO3/LDPE复合材料击穿特性影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 聚乙烯复合材料的发展及研究现状 |
| 1.2.2 磁场对聚合物材料影响的研究进展 |
| 1.2.3 聚合物击穿理论的研究现状 |
| 1.2.4 多铁材料铁酸铋简介 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 聚合物材料的制备及磁化处理 |
| 2.1 铁酸铋粉体的制备 |
| 2.1.1 水热法制备微米铁酸铋粉体 |
| 2.1.2 溶胶-凝胶法制备纳米铁酸铋粉体 |
| 2.2 铁酸铋颗粒结构与性能表征 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜分析 |
| 2.2.2 X射线衍射分析 |
| 2.2.3 铁酸铋粉体的磁性能测试 |
| 2.2.4 铁酸铋粉体介电性能测试 |
| 2.3 铁酸铋/低密度聚乙烯复合材料制备 |
| 2.3.1 实验材料及实验设备 |
| 2.3.2 复合材料的制备及磁化处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 磁场对复合材料形态结构的影响 |
| 3.1 傅里叶红外光谱测试分析 |
| 3.2 原子力显微镜表征 |
| 3.3 结晶性研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 铁酸铋/聚乙烯复合材料击穿特性研究 |
| 4.1 聚合物击穿理论基础 |
| 4.2 复合材料击穿特性分析 |
| 4.2.1 BiFeO_3质量分数对复合材料击穿特性的影响 |
| 4.2.2 磁场处理对复合材料击穿特性的影响 |
| 4.3 复合材料电导性能分析 |
| 4.4 复合材料介电性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果 |
| 致谢 |
（4）有机电场调控剂电场调控动态响应过程的仿真分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 电场分布均化的研究现状 |
| 1.2.1 调控技术的提出背景 |
| 1.2.2 电场分布均化在国内外的研究现状 |
| 1.3 课题来源及主要研究内容 |
| 第2章 添加电场调控剂的LDPE介电特性及其空间电荷特性 |
| 2.1 电场调控技术的理论依据 |
| 2.2 复合材料的制备 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 试样的制备 |
| 2.3 低密度聚乙烯掺杂不同浓度EFR的介电谱测试 |
| 2.3.1 介电频谱的原理 |
| 2.3.2 介电频谱的测试方法 |
| 2.3.3 实验结果与分析 |
| 2.4 低密度聚乙烯掺杂不同浓度EFR的电导率测试 |
| 2.4.1 直流电导测试设备及原理 |
| 2.4.2 实验测试方法 |
| 2.4.3 实验结果与分析 |
| 2.5 低密度聚乙烯掺杂EFR的空间电荷测试 |
| 2.5.1 空间电荷测试原理 |
| 2.5.2 实验测试方法 |
| 2.5.3 实验结果与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 电场调控剂在同轴结构中动态响应过程仿真 |
| 3.1 含不同电场调控剂浓度复合材料介电参数函数关系的确定 |
| 3.1.1 EFR50/LDPE复合材料相对介电常数与EFR50 浓度函数关系 |
| 3.1.2 EFR50/LDPE复合材料电导率与电场调控剂浓度函数 |
| 3.2 电场调控动态仿真模型的建立 |
| 3.2.1 电场调控动态模型中电场控制方程 |
| 3.2.2 电场调控过程分子动态迁移方程 |
| 3.3 仿真结果 |
| 3.3.1 仿真参数设置 |
| 3.3.2 外施电压的变化对电场调控动态响应过程的影响 |
| 3.3.3 初始浓度的变化对电场调控动态响应过程的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）具有不同结晶特征的聚乙烯材料高场电导行为实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 试样制备及表征与结晶度和击穿场强的测试 |
| 2.1 实验原料及设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 样品的制备 |
| 2.3 材料的性能表征 |
| 2.3.1 不同密度聚乙烯的X射线衍射测试 |
| 2.3.2 不同密度聚乙烯的结晶度测试 |
| 2.3.4 不同密度聚乙烯的击穿场强测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 测试设备硬件与软件的实现 |
| 3.1 高场电导测试装置的开发技术要求 |
| 3.2 基于虚拟仪器(VI)的测试系统开发 |
| 3.2.1 基于虚拟仪器的上位机软件系统 |
| 3.3 硬件系统介绍 |
| 3.4 高场电导测量系统解决方案 |
| 3.4.1 测试系统工作方式 |
| 3.4.2 本套测量装置解决的技术难题 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同结晶度聚乙烯的电导测试及结果分析 |
| 4.1 电导测试 |
| 4.1.1 电导电流理论 |
| 4.1.2 电导电流测试结果 |
| 4.2 讨论 |
| 4.2.1 高场区斜率变化分析 |
| 4.2.2 高场强电导理论 |
| 4.2.3 数据分段拟合结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果 |
| 致谢 |
（6）MMT/SiO2/LDPE微纳米复合电介质结构形态与电学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 纳米复合电介质电性能的研究现状 |
| 1.2.1 纳米颗粒的类别和含量对聚合物电学性能的影响 |
| 1.2.2 纳米颗粒的粒径对聚合物电学性能的影响 |
| 1.2.3 纳米颗粒的形状对聚合物电学性能的影响 |
| 1.2.4 纳米颗粒分散性对聚合物电学性能的影响 |
| 1.2.5 其他处理方式对纳米复合电介质电学性能的影响 |
| 1.3 纳米复合电介质的理论研究现状 |
| 1.3.1 介电双层理论 |
| 1.3.2 多核模型 |
| 1.3.3 多区域结构模型 |
| 1.3.4 诱导电势阱理论 |
| 1.4 聚乙烯聚集态结构与电学性能的研究现状 |
| 1.4.1 聚乙烯聚集态结构与电荷迁移的关系 |
| 1.4.2 聚乙烯聚集态结构与电荷陷阱的关系 |
| 1.4.3 聚乙烯聚集态结构与耐电强度的关系 |
| 1.5 论文的主要工作及研究内容 |
| 第2章 低密度聚乙烯基微纳米复合电介质的制备与结构表征 |
| 2.1 低密度聚乙烯基微纳米复合电介质的制备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 蒙脱土的有机化及超声处理 |
| 2.1.3 微纳米复合电介质的制备 |
| 2.2 微纳米复合电介质的结构表征 |
| 2.2.1 无机颗粒分散性表征 |
| 2.2.2 化学结构表征 |
| 2.2.3 结晶行为表征 |
| 2.2.4 结晶形态表征 |
| 2.2.5 晶体参数表征 |
| 2.3 微纳米复合电介质聚集态结构分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 低密度聚乙烯基微纳米复合电介质耐电树枝性能研究 |
| 3.1 电树枝引发与生长机理 |
| 3.1.1 气隙放电理论 |
| 3.1.2 麦克斯韦电-机械应力理论 |
| 3.1.3 电荷注入与抽出理论 |
| 3.1.4 热电子理论 |
| 3.1.5 光降解理论 |
| 3.2 电树枝样品制备与电树枝引发 |
| 3.2.1 电树枝样品制备 |
| 3.2.2 电树枝引发实验 |
| 3.3 微纳米复合电介质耐电树枝性能 |
| 3.3.1 电树枝生长特性 |
| 3.3.2 电树枝形态特征 |
| 3.3.3 分形维数特征 |
| 3.3.4 微纳米复合电介质耐电树枝性能分析 |
| 3.4 MMT/SiO_2/LDPE多元复合电介质耐电树枝性能 |
| 3.4.1 电树枝生长特性 |
| 3.4.2 电树枝形态特征 |
| 3.4.3 分形维数特征 |
| 3.4.4 多元掺杂抑制电树枝生长的机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于局部放电特征研究蒙脱土/聚乙烯复合材料的耐电树枝性能 |
| 4.1电树枝引发与局部放电联合实验 |
| 4.1.1 电树枝与局部放电联合实验系统 |
| 4.1.2 局部放电信号频谱特征量的提取 |
| 4.2 蒙脱土/聚乙烯复合电介质耐电树枝性能 |
| 4.2.1 电树枝生长特性 |
| 4.2.2 电树枝形态特征 |
| 4.3 电树枝生长过程中的局部放电特性 |
| 4.3.1 电树枝生长过程中φ-q-n信号 |
| 4.3.2 电树枝生长过程中φ-f信号 |
| 4.4 超声处理MMT对电树枝的抑制机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 低密度聚乙烯基微纳米复合电介质介电性能研究 |
| 5.1 陷阱特性测试与分析 |
| 5.1.1 实验与样品 |
| 5.1.2 实验结果与分析 |
| 5.2 宽频介电特性测试与分析 |
| 5.2.1 实验与样品 |
| 5.2.2 实验结果与分析 |
| 5.3 伏安特性测试与分析 |
| 5.3.1 实验与样品 |
| 5.3.2 实验结果与分析 |
| 5.4 击穿强度测试与分析 |
| 5.4.1 实验与样品 |
| 5.4.2 实验结果与分析 |
| 5.5 微纳米复合电介质介电性能分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）高压直流电缆用聚乙烯材料空间电荷暂态行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 空间电荷测量技术的发展现状 |
| 1.2.1 测量空间电荷的方法 |
| 1.2.2 PEA法空间电荷测量技术的现状 |
| 1.3 空间电荷研究现状 |
| 1.3.1 预电压极性 |
| 1.3.2 形态结构的影响 |
| 1.3.3 空间电荷包现象 |
| 1.3.4 空间电荷效应与击穿过程 |
| 1.4 目前研究存在问题 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 试样制备与测试平台 |
| 2.1 试样的制备 |
| 2.1.1 XLPE试样的制备 |
| 2.1.2 LDPE试样的制备 |
| 2.2 测试平台与测试方法 |
| 2.2.1 理化性能测试平台与测试方法 |
| 2.2.2 基础电学性能测试平台与测试方法 |
| 2.3 空间电荷测量原理及系统 |
| 2.3.1 PEA法测量原理 |
| 2.3.2 PEA法测量系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 交联聚乙烯中基础性能及空间电荷暂态行为 |
| 3.1 脱气前后XLPE质量变化 |
| 3.2 脱气前后XLPE介电性能 |
| 3.3 脱气前后XLPE电导电流 |
| 3.4 脱气前后XLPE空间电荷稳态暂态特性 |
| 3.4.1 试验描述 |
| 3.4.2 未脱气XLPE空间电荷稳态特性 |
| 3.4.3 脱气后XLPE空间电荷稳态特性 |
| 3.4.4 极化初始阶段XLPE空间电荷暂态行为 |
| 3.5 讨论与分析 |
| 3.5.1 空间电荷稳态过程 |
| 3.5.2 电场畸变暂态过程 |
| 3.5.3 电荷包的迁移过程 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 低密度聚乙烯中基础性能及空间电荷暂态行为 |
| 4.1 不同冷却速率LDPE理化性能 |
| 4.1.1 偏光显微观测 |
| 4.1.2 X射线衍射分析 |
| 4.1.3 差示扫描量热分析 |
| 4.2 不同冷却速率LDPE电导电流 |
| 4.3 不同冷却速率LDPE直流击穿 |
| 4.4 LDPE预击穿过程中空间电荷暂态行为 |
| 4.4.1 预击穿过程试验描述 |
| 4.4.2 预击穿过程中冰水冷却LDPE试样空间电荷特性 |
| 4.4.3 预击穿过程中空气冷却LDPE试样空间电荷特性 |
| 4.4.4 预击穿过程中缓慢冷却LDPE试样空间电荷特性 |
| 4.5 讨论与分析 |
| 4.5.1 LDPE的微晶结构与电荷传输过程 |
| 4.5.2 空间电荷动态与击穿关系 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表学术论文与研究成果 |
（8）聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试技术的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 概述 |
| 1.1 聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试技术的应用背景 |
| 1.1.1 聚合物介质在高压直流输电中的应用 |
| 1.1.2 聚合物介质在辐射环境中的应用 |
| 1.2 聚合物空间电荷、电导与陷阱能态密度的研究现状 |
| 1.2.1 聚合物空间电荷行为的研究 |
| 1.2.2 聚合物高场电导特性的研究 |
| 1.2.3 聚合物陷阱能态密度分布的研究 |
| 1.3 聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试的研究现状与意义 |
| 1.3.1 聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试的研究现状 |
| 1.3.2 聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试的研究意义 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试仪器 |
| 2.1 测试仪器的设计原理 |
| 2.2 电极结构设计与快速切换分时测量策略 |
| 2.3 基于BLUMLEIN传输线的高重复频率纳秒脉冲源 |
| 2.3.1 Blumlein脉冲源基本原理 |
| 2.3.2 Blumlein脉冲源仿真 |
| 2.3.3 Blumlein脉冲源性能实测 |
| 2.4 基于液氮和电加热器件的温度控制方法 |
| 2.5 系统集成 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 变温空间电荷恢复算法与热刺激电流分析方法研究 |
| 3.1 变温状态下空间电荷信号的恢复 |
| 3.1.1 温度对声波传播的影响 |
| 3.1.2 温度对衰减和色散系数的影响 |
| 3.1.3 联合测试中空间电荷信号的恢复 |
| 3.2 热刺激电流分析理论 |
| 3.2.1 热刺激电流表达式 |
| 3.2.2 陷阱参数计算方法 |
| 3.2.3 电荷来源判断方法 |
| 3.3 基于非负线性最小二乘迭代算法的热刺激电流分析方法 |
| 3.3.1 热刺激电流常用分峰方法 |
| 3.3.2 非负线性最小二乘迭代算法 |
| 3.4 基于非负线性最小二乘迭代算法的热刺激电流分析方法评估 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 空间电荷与电导联合测量在聚合物中的应用 |
| 4.1 试样制备与实验方法 |
| 4.2 XLPE与纳米MGO/XLPE复合介质的空间电荷行为 |
| 4.2.1 空间电荷分布 |
| 4.2.2 基于空间电荷的电场畸变评估 |
| 4.3 XLPE与纳米MGO/XLPE复合介质的高场电导特性 |
| 4.3.1 准稳态电导 |
| 4.3.2 电导标度规则 |
| 4.4 空间电荷与高场电导的联合分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 空间电荷与热刺激电流联合测量在聚合物中的应用 |
| 5.1 试样制备与实验方法 |
| 5.2 XLPE与纳米MGO/XLPE复合介质的热刺激空间电荷行为 |
| 5.2.1 极化阶段和降温阶段的空间电荷分布 |
| 5.2.2 热刺激阶段的空间电荷分布 |
| 5.3 XLPE与纳米MGO/XLPE复合介质的热刺激电流分析 |
| 5.4 空间电荷与热刺激电流的联合分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（9）热老化下低密度聚乙烯纳米复合材料的介电和空间电荷特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 热老化条件下聚乙烯绝缘材料绝缘性能研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 聚乙烯纳米复合材料的研究现状 |
| 1.2.2 热老化条件下聚乙烯的研究现状 |
| 1.2.3 热老化条件下聚乙烯纳米复合材料的研究现状 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 2 热老化条件下聚乙烯纳米复合材料的理化特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 聚乙烯纳米复合材料的加速热老化试验 |
| 2.2.1 聚乙烯纳米复合材料的制备 |
| 2.2.2 聚乙烯纳米复合材料的加速热老化试验 |
| 2.3 聚乙烯纳米复合材料的形貌特性 |
| 2.4 聚乙烯纳米复合材料的老化生成物以及老化程度分析 |
| 2.4.1 不同纳米浓度的聚乙烯纳米复合材料的红外光谱 |
| 2.4.2 不同热老化条件下聚乙烯纳米复合材料的红外光谱图谱 |
| 2.4.3 红外光谱图的分峰处理 |
| 2.4.4 热老化产物的生成量分析 |
| 2.5 聚乙烯纳米复合材料的热稳定性 |
| 2.5.1 聚乙烯纳米复合材料的结晶度分析 |
| 2.5.2 聚乙烯纳米复合材料的热重分析 |
| 2.6 聚乙烯纳米复合材料的直流击穿场强 |
| 2.7 不同老化程度下聚乙烯纳米复合材料的体积电阻率 |
| 2.8 小结 |
| 3 热老化条件下聚乙烯纳米复合材料的介电特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 频域介电谱测试的基本原理 |
| 3.3 热老化条件下聚乙烯纳米复合材料介电特性的测试过程 |
| 3.4 纳米粒子浓度对聚乙烯纳米复合材料介电特性的影响 |
| 3.4.1 LDPE/SiO_2纳米复合材料的介电特性 |
| 3.4.2 LDPE/ZnO纳米复合材料的介电特性 |
| 3.4.3 LDPE/MgO纳米复合材料的介电特性 |
| 3.5 纳米粒子浓度对热老化后聚乙烯纳米复合材料介电特性的影响 |
| 3.6 不同热老化时间对聚乙烯纳米复合材料介电特性的影响 |
| 3.6.1 热老化条件下纯LDPE的介电特性 |
| 3.6.2 热老化条件下LDPE/SiO_2纳米复合材料的介电特性 |
| 3.6.3 热老化条件下LDPE/ZnO纳米复合材料的介电特性 |
| 3.6.4 热老化条件下LDPE/MgO纳米复合材料的介电特性 |
| 3.7 测量温度对聚乙烯纳米复合材料介电特性的影响 |
| 3.8 聚乙烯纳米复合材料的直流电导以及弛豫现象的分析 |
| 3.9 热老化对聚乙烯纳米复合材料介电特性的作用机理 |
| 3.9.1 纳米粒子对聚乙烯基体介电特性的作用机理 |
| 3.9.2 热老化对聚乙烯纳米复合材料介电特性的作用机理 |
| 3.10 小结 |
| 4 热老化条件下聚乙烯纳米复合材料的空间电荷特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 未老化条件下不同浓度的聚乙烯纳米复合材料的空间电荷特性 |
| 4.3 不同浓度的聚乙烯纳米复合材料在热老化后的空间电荷分布 |
| 4.4 不同老化条件下聚乙烯纳米复合材料的空间电荷分布 |
| 4.5 电荷的移动速率 |
| 4.6 聚乙烯纳米复合材料在不同老化阶段的电荷陷阱深度及密度 |
| 4.6.1 理论推导 |
| 4.6.2 不同老化时间下聚乙烯纳米复合材料的电荷陷阱能级分布 |
| 4.7 不同热老化程度下聚乙烯纳米复合材料抑制空间电荷的机理分析 |
| 4.7.1 聚乙烯纳米复合材料抑制空间电荷累积的机理 |
| 4.7.2 热老化对聚乙烯纳米复合材料空间电荷特性的作用机理 |
| 4.8 小结 |
| 5 聚乙烯纳米复合材料抗热老化能力的机理研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳米粒子与聚乙烯基体间的氢键作用 |
| 5.3 聚乙烯纳米复合材料的活化能 |
| 5.4 氧气在聚乙烯纳米复合材料中扩散过程的模拟 |
| 5.5 聚乙烯分子链与氧化物之间的相互作用能 |
| 5.6 聚乙烯材料的态密度计算 |
| 5.7 小结 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读学位期间参加的科研项目 |
（10）相容剂LDPE-g-MAH对MgO掺杂聚乙烯复合薄膜空间电荷特性的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 纳米电介质材料研究概况 |
| 1.2.2 相容剂在不同共混材料中的应用 |
| 1.2.3 空间电荷表征方法的发展历程 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 实验原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 聚合物共混体系相容原理 |
| 2.2.1 相容剂的选取原则 |
| 2.2.2 相容剂的作用模型 |
| 2.3 聚合物复合材料界面理论 |
| 2.3.1 复合材料界面理论 |
| 2.3.2 纳米复合电介质界面模型 |
| 2.4 聚合物空间电荷原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 相容剂对MgO/LDPE空间电荷特性的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料制备与结构表征 |
| 3.2.1 实验原料与设备 |
| 3.2.2 三种薄膜样品的制备 |
| 3.2.3 LM与GLM型样品的结构表征 |
| 3.3 电声脉冲法测试 |
| 3.3.1 电声脉冲法测试原理 |
| 3.3.2 电声脉冲法测试预处理 |
| 3.4 测试结果讨论与分析 |
| 3.4.1 三种薄膜样品加压时空间电荷分布 |
| 3.4.2 三种薄膜样品短路时空间电荷分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 相容剂对MgO/LDPE介电及陷阱特性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 三种薄膜样品的介电特性 |
| 4.2.1 纳米复合薄膜的介电特性 |
| 4.2.2 相容剂对纳米复合薄膜介电特性的影响 |
| 4.3 MgO/LDPE-g-MAH/LDPE复合薄膜的陷阱特性 |
| 4.3.1 光激电流法实验原理 |
| 4.3.2 样品预处理及测试过程 |
| 4.3.3 陷阱特性测试结果及分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、退火条件对聚乙烯薄膜直流电导的影响（论文参考文献）
- [1]电介质极化与电导剖析及半导电电极注入空间电荷特性[D]. 刘关宇. 哈尔滨理工大学, 2021(01)
- [2]微纳米SiO2/LDPE复合电介质空间电荷与直流电性能的研究[D]. 王猛. 哈尔滨理工大学, 2021(01)
- [3]稳恒磁场处理下形态对BiFeO3/LDPE复合材料击穿特性影响研究[D]. 花雨. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [4]有机电场调控剂电场调控动态响应过程的仿真分析[D]. 李明. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [5]具有不同结晶特征的聚乙烯材料高场电导行为实验研究[D]. 周立伟. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
- [6]MMT/SiO2/LDPE微纳米复合电介质结构形态与电学性能的研究[D]. 石泽祥. 哈尔滨理工大学, 2019(08)
- [7]高压直流电缆用聚乙烯材料空间电荷暂态行为研究[D]. 鲁泽楷. 郑州大学, 2019(07)
- [8]聚合物空间电荷与陷阱能态密度联合测试技术的研究与应用[D]. 王亚林. 上海交通大学, 2018(01)
- [9]热老化下低密度聚乙烯纳米复合材料的介电和空间电荷特性研究[D]. 王灿. 重庆大学, 2018(04)
- [10]相容剂LDPE-g-MAH对MgO掺杂聚乙烯复合薄膜空间电荷特性的影响[D]. 牛会琴. 哈尔滨理工大学, 2018(01)