納米粒子在複合物中分散性定量表征及與介電性關係

《納米粒子在複合物中分散性定量表征及與介電性關係》是依託哈爾濱理工大學，由張沛紅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米粒子在複合物中分散性定量表征及與介電性關係
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張沛紅
• 依託單位：哈爾濱理工大學

項目摘要

納米電介質的研究已經走過了十幾年的歷程，但不同研究者的研究結果還存在分歧，如納米複合物的介電常數是增加還是減小；納米複合結構引入的是深陷阱還是淺陷阱；納米粒子的引入是可以抑制空間電荷的形成還是促進空間電荷積累以及無機物含量對擊穿強度的影響等。申請人認為導致上述現象出現的主要原因是納米粒子的分散性和逾滲問題。本項目藉助SEM、TEM技術，ImageJ方法，通過統計學中的樣方法（Quadratbased method）、最小鄰域距法（Nearest neighborhood distance method），求得表征納米粒子分散均勻性的偏度參數和表征納米粒子在基體中分布均勻性的距離比參數，定量表征納米粒子在複合物中的分散性，並研究分散性對複合物空間電荷特性、介電譜特性、耐電暈性和擊穿特性等介電行為的影響；研究不同無機物、不同含量、不同基體納米複合物的逾滲閾值及與介電行為的關係。

結題摘要

納米複合電介質的介電性與納米粒子的分散性有關，本項目通過不同的製備方法，得到具有不同分散性的納米SiO2、Al2O3複合矽橡膠和環氧樹脂複合材料，藉助掃描電鏡、透射電鏡以及ImageJ軟體和森下氏指數方法、樣方法、最小鄰域距方法等數學方法，定量表征納米粒子在複合物中的分散性，測試了複合物的介電譜特性，空間電荷特性，電導電流特性，擊穿特性，耐電暈性等介電特性，分析分散性對複合材料介電性的影響，得出在一定含量範圍內，分散性越好，複合材料的介電常數越小，基穿場強越高，耐電暈性越好。複合材料的擊穿場強隨納米無機物含量的增加先提高后下降，存在閾值，結合納米無機物體積分數、粒徑等參數計算發現複合材料特性的變化符合逾滲理論。製備納米SiO2、Al2O3、MgO和ZnO乙醇懸浮液，測試懸浮液的Zeta電位，以及製備納米ZnO、SiO2、MgO、Al2O3、TiO2複合環氧樹脂，測試複合材料的介電特性，藉助納米粒子乙醇懸浮液的Zeta電位，表征粒子與基體間的界面結合強度，分析不同納米無機氧化物及其含量對複合材料介電性的影響。外絕緣用高溫硫化矽橡膠中加入納米SiO2，測試了複合矽橡膠的耐漏電起痕特性和憎水性，以及與納米SiO2含量的關係，明確了納米SiO2對矽橡膠外絕緣耐漏電起痕特性和憎水性改善作用。高壓電機主絕緣粘合劑環氧桐馬酸酐中加入納米SiO2，測試了複合環氧桐馬酸酐的擊穿特性、機械特性和耐電、熱老化特性，發現質量分數為1%和2%納米SiO2可以改善環氧桐馬酸酐的機械特性和耐電、熱老化特性。利用納米SiC和納米BaTiO3非線性特性，製備具有非線性電導特性的納米SiC/矽橡膠複合材料和具有非線性介電常數特性的納米BaTiO3/矽橡膠複合材料，測試複合材料非線性特性隨納米SiC和碳化矽和納米BaTiO3含量的關係，以及複合材料的擊穿特性、介電譜特性等介電性，並利用仿真軟體仿真分析了非線性材料套用於電纜終端和複合絕緣子對電場集中的改善作用。