不同納米顆粒復合低密度聚乙烯的空間電荷特性研究.pdf

1、現代電力工業的快速發展對絕緣材料的性能和可靠性提出了更高的要求，研究高性能的固體絕緣介質是工程實際應用的迫切需要。低密度聚乙烯(LDPE)作為一種廣泛應用于交流輸電領域的絕緣材料，其在高壓直流輸電領域的推廣受到了空間電荷問題的限制。納米電介質因其在提高電氣擊穿強度、抑制空間電荷注入和調控載流子運動等方面具有良好的電氣性能受到學術界的廣泛關注。本文研究了不同納米顆粒摻雜對低密度聚乙烯復合介質空間電荷分布特性的影響，結合其電導特性和陷阱特性

2、，探究納米復合介質內部空間電荷的抑制機理，為高性能高壓直流電纜絕緣材料的研發和評估提供試驗數據和理論支持。
　　通過熔融共混法制備了SiO2/LDPE、ZnO/LDPE、MgO/LDPE納米復合介質。通過掃描電子顯微鏡、傅里葉紅外光譜分析和差示掃描量熱法表征了納米顆粒和納米復合介質的微觀形貌、結構成分和熱學性能，確認了納米復合效果。納米顆粒表面羥基的數量影響了納米顆粒在復合介質的分散性，進而影響了納米顆粒與LDPE基體之間的有效界

3、面面積和相互作用。
　　納米摻雜改善了納米復合介質的基礎電學性能。納米摻雜使復合介質引進新的偶極矩，增加了復合介質的相對介電常數和介質損耗。熱刺激電流測量結果表明納米摻雜雖然對陷阱深度的影響較小，但是有效的增加了納米復合介質的陷阱數量，陷阱增加數量與納米顆粒在復合介質的分散性有關。納米復合介質的電導測試表明，納米摻雜影響了復合介質內載流子的輸運過程。一方面納米摻雜抑制了雜質的電離，減少了載流子的的數量，另一方面納米摻雜產生的陷阱捕

4、獲運動中的載流子，提高了納米復合介質電導電流的衰減速度，降低了復合介質的電導電流。納米ZnO和MgO摻雜提高了納米復合介質的空間電荷限制電流閾值電場。
　　深入研究了納米復合介質的空間電荷特性，對于已提出的基于界面陷阱的空間電荷抑制機理進行了詳細的理論及仿真分析，驗證其對解釋不同納米顆粒復合LDPE空間電荷特性行為的可行性。結果表明，界面陷阱對電極電荷注入具有重要的調制作用，界面處的大量陷阱捕獲剛剛注入的電荷形成界面電荷層，大大降