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擊穿強度測試儀結(jié)果及分析
閱讀：942發(fā)布時間：2023-11-17
擊穿強度結(jié)果及分析
交流短時擊穿場強測試結(jié)果
電介質(zhì)在足夠強的電場作用下將失去其介電性能成為導(dǎo)體，稱為電介質(zhì)擊穿，所對應(yīng)的電壓稱為擊穿電壓。電介質(zhì)擊穿時的電場強度叫擊穿場強。不同電介質(zhì)在相同溫度下,，其擊穿場強不同,。當(dāng)電容器介質(zhì)和兩極板的距離ｄ—定后，由U1-U2＝Ed知,，擊穿場強決定了擊穿電壓,。擊穿場強通常又稱為電介質(zhì)的介電強度。測試時,，采用ZJC-150KV電壓擊穿試驗儀,，通過電氣控制柜持續(xù)以2KV/S的升壓速度升高電壓，記錄發(fā)生擊穿時的電壓值即擊穿電壓,。根據(jù)試樣厚度,、擊穿電壓以及擊穿強度公式，計算得到復(fù)合材料的擊穿強度,。
測試時,，保持樣品表面干燥清潔，電極無尖,，實驗溫度25±1℃,，相對濕度50±5%，試樣樣品浸泡在變壓器油中,，分別對同等納米填料含量的10個樣本進(jìn)行測試,。試樣的交流短時擊穿電壓威布爾分布如下圖所示。
由實驗結(jié)果可知,，試樣的擊穿強度由未摻雜的31.5kv提高至36.5kv,，穿電壓變化趨勢與局放起始電壓實驗結(jié)果相似，即隨著SIO2填充量的增加,，工頻擊穿電壓先增加，至5%填充量到達(dá)峰值,，而后隨著納米填料比例的繼續(xù)增加,，擊穿電壓又邊顯著下降趨勢。
擊穿場強測試結(jié)果分析
對于摻雜納米粒子來提高環(huán)氧樹脂的擊穿性能,，有很多科學(xué)工作者也都做過研究,，王旗等研宄了在環(huán)氧樹脂中摻雜納米和微米氧化鋁對環(huán)氧樹脂擊穿強度的影響。實驗結(jié)果表明,，在環(huán)氧樹脂中摻雜納米氧化鋁會提高擊穿場強,，而摻雜微米氧化錯會降低復(fù)合材料的擊穿強度。而且,，當(dāng)納米氧化鋁顆粒含量較低時,，加入納米氧化鋁顆粒到環(huán)氧樹脂降低了環(huán)氧樹脂的擊穿強度，當(dāng)納米氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5WT%時,，納米氧化鋁/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的擊穿強度超過了純環(huán)氧樹脂的擊穿強度,。他認(rèn)為這是電于由于納米氧化鋁顆粒具有更大的比表面積，能夠在大分子及其鏈之間形成緊密連接，阻止初始電子移動,，加入到環(huán)氧樹脂中后能消除環(huán)氧樹脂的部分缺陷,，因此引入納米氧化鋁顆粒能提高環(huán)氧樹脂的擊穿強度與納米氧化鋁顆粒相比，單個微米氧化鋁顆粒過大,，很難像納米氧化鋁顆粒一樣能與環(huán)氧樹脂形成緊密結(jié)構(gòu),。微米氧化鋁顆粒與環(huán)氧樹脂之間的松散結(jié)構(gòu)，不能像納米氧化鋁顆粒一樣移除,，隨添加奮增大,，反而引入更多導(dǎo)致環(huán)氧復(fù)合材料擊穿強度降低的缺陷。該缺陷能夠使起始電子更容易移動,，并隨著起始電子的撞擊而引入更多的電子,，從而降低了擊穿強度。納米氧化鋁提高了環(huán)氧樹脂的擊穿強度,，而微米氧化招則降低了擊穿強度,。也研究了微米、納米,、微/納米A1203對環(huán)氧樹脂擊穿強度的影響,，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)摻雜微米氧化鋁的復(fù)合材料的擊穿強度較純環(huán)氧樹脂降低了55%，由202.8KV降低到90.3KV,；而在微/納米復(fù)合材料又較納米復(fù)合材料擊穿電壓略高,；偶聯(lián)劑對擊穿強度的影響不大。他認(rèn)為是由于納米粒子具有更高的擊穿強度,，阻擋了電樹枝和放電通道的生長,。
結(jié)合本次實驗結(jié)果和酵前對于擊穿強度作用機理的研宄成果，對實驗結(jié)果作出如下討論,。當(dāng)環(huán)氧樹脂內(nèi)部不填加任何納米填料時,，環(huán)氧固化物會由于固化不全而形成分子團(tuán)，在分子面之間,，會形成缺陷,，這在圖2-1中能清晰的看出，分子團(tuán)與分子團(tuán)之間都有較深的縫隙,。由于這些缺陷的存在,，導(dǎo)致環(huán)氧樹脂的擊穿強度較低。
當(dāng)環(huán)氧樹脂中摻雜納米粒子后,，環(huán)氧樹脂擊穿電壓升高,—方面是納米粒子的形態(tài)緊,，擊穿強度很高，預(yù)放電通道,、電樹枝等可被納米填料中斷,，其模型如下圖所示：
另一方面,，聚合物中摻雜納米粒子引入了大量陷阱或者使原有的陷阱能級變深，由于載流子的入陷和出陷,，使得載流子自由程變短,，遷移率降低，在電場作用下積累的動能也降低,，減少了載流子對聚合物分予鏈的撞擊破壞,，從而提高了擊穿場強。
當(dāng)添加量進(jìn)一歩増加時（超過5wt%）,，復(fù)合材料的擊穿強度開始下降,，這可能是兩方面原因造成的。首先,，當(dāng)納米粒子摻雜量較大時,，由于其表面能大，納米粒子開始團(tuán)聚,，使得納米粒子具有的小尺寸效應(yīng)消失,，并且在復(fù)合材料內(nèi)部引入了缺陷，從而使擊穿強度降低,。其次,，隨著導(dǎo)電粒子濃度的增加，導(dǎo)電粒子之間開始相互接觸,，能形成連續(xù)導(dǎo)電逾滲網(wǎng)絡(luò),，從而使材料的擊穿強度又逐漸降低。
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