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熱老化對復(fù)合材料擊穿電壓場強度特性的影響
閱讀：1217發(fā)布時間：2022-9-19
熱老化對復(fù)合材料擊穿電壓場強度特性的影響：
復(fù)合材料介電常數(shù)的高低并不能決定材料的擊穿場強的高低，復(fù)合材料老化后需測試其擊穿場強和沿面擊穿電壓來檢驗復(fù)合材料的耐老化特性,。
① 擊穿場強
復(fù)合材料的擊穿場強按照章節(jié) 2.4.2 介紹的方法測試,。球球電極下，90 °C 老化 500 h 后測的 EP/SrTiO3復(fù)合材料的擊穿場強如圖 4.19 所示,。擊穿場強是檢驗絕緣材料能否運用于工程實際中的重要標(biāo)準(zhǔn),，填充 SrTiO3納米顆粒后，復(fù)合材料的擊穿場強整體上升了 25%左右,。復(fù)合材料的擊穿場強并不是呈線性上升,，填充少量的 SrTiO3納米顆粒，如 7 wt%的填充量就能使得復(fù)合材料的擊穿場強提高 20%,，隨著填充量的增加,，擊穿場強緩慢上升。從圖 4.19 看出 90 °C 老化后的純環(huán)氧樹脂擊穿場強平均值在 10.5 kV/mm附近,。填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 7 wt%,、15 wt%、25 wt%,、40 wt%的復(fù)合材料的擊穿場強平均值為 12.7,、12.8、13.3,、14 kV/mm,。老化后的復(fù)合材料的擊穿場強平均值隨填充量增加逐漸增大，與純環(huán)氧樹脂相比,，增幅保持在 21%~33.3%范圍內(nèi),。經(jīng)過 90 °C 老化500 h 后，復(fù)合材料的擊穿場強仍較高,，說明填充 SrTiO 納米顆粒后,，復(fù)合材料能夠耐受 90 °C 的長期工作。
② 沿面擊穿電壓
老化后 EP/SrTiO3復(fù)合材料的沿面放電電壓由圖 2.19 搭建的微秒沿面放電實驗平臺測試,。圖 4.20 為 SF6氣體中,，90 °C 老化 500 h 后的樣片的沿面放電電壓,，控制針板電極的間隙為 6 mm，升壓速率為 2 kV/30 s,，沿面放電電壓取 5 次實驗的平均值,。
由于實驗室條件有限，無法直接測試 90 °C 溫度下樣品的擊穿場強和沿面放電電壓,，沿面放電電壓在室溫下進(jìn)行,。從圖中可以看出，90 °C 老化 500 h 后,，純環(huán)氧樹脂樣片的 5 次測試平均值與未老化的純環(huán)氧樹脂（圖 4.7）相比較低,。未老化的純環(huán)氧樹脂樣片的擊穿電壓平均值為 7.6 kV，老化后的純環(huán)氧樹脂的沿面放電電壓平均值為 6.85 kV,。隨著填充量的增加,，老化后的復(fù)合材料的沿面放電電壓與未老化的復(fù)合材料相比反而呈現(xiàn)上升的趨勢，如填充量為 25 wt%的復(fù)合材料老化后的沿面放電電壓比老化前升高了 13%,。
純環(huán)氧樹脂樣片老化后,，表面氧化層加快了其表面碳化速度，電離出的自由電子活動范圍增大,。填充 SrTiO3 納米顆粒之后,，電子碰撞平均自由程下降，高能電子濃度處于可控范圍,，增加材料表面結(jié)構(gòu)中的淺陷阱密度和載流子的遷移率能夠改善表面電荷的遷移過程,，減弱累積效應(yīng)，有效抑制表面電荷的聚集,。此外,，與純環(huán)氧樹脂相比，復(fù)合材料表面能略有升高,，老化后的表面結(jié)構(gòu)勢能也會增大,，因此純環(huán)氧樹脂老化后的微秒沿面放電電壓下降，而填充納米顆粒后的復(fù)合材料經(jīng)過 90 °C 老化 500 h 后,，沿面放電電壓略有升高,。
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