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    鈦酸銅鈣納米纖維/液體硅橡膠復合介質非線性電導性能

    遲慶國; 李振; 張天棟; 張昌海 哈爾濱理工大學工程電介質及其應用教育部重點實驗室; 哈爾濱150080
    • 納米纖維
    • 硅橡膠
    • 非線性
    • 電導率
    • 介電常數

    摘要:為解決直流電纜附件內因溫度梯度和材料電導率差異而引起的局部電場畸變的難題,本文通過靜電紡絲方法制備了鈦酸銅鈣(CaCu3Ti4O12)納米纖維,并將其分散在液體硅橡膠中合成了具有非線性電導特性的CaCu3Ti4O12納米纖維/液體硅橡膠復合介質。采用XRD和SEM對CaCu3Ti4O12納米纖維和CaCu3Ti4O12納米纖維/硅橡膠復合介質進行微觀結構表征,并對CaCu3Ti4O12納米纖維/硅橡膠復合介質的介電特性、空間電荷特性及在30℃、50℃、70℃條件下電導率隨電場強度變化規律和擊穿強度進行測試,最后建立電纜附件模型,并對附件應力錐根部電場進行仿真。結果發現:CaCu3Ti4O12納米纖維/硅橡膠復合材料的介電常數和電導率都隨著CaCu3Ti4O12納米纖維含量的增加而增大,當納米纖維達到3vol%時復合介質的相對介電常數增加到3.27,非線性電導率也變化了近4個數量級,經過空間電荷測試發現,空間電荷的消散量與CaCu3Ti4O12納米纖維含量也正相關,復合材料的直流擊穿強度隨納米纖維含量的增加而降低,通過對附件進行穩態電壓作用下的電場分布仿真分析發現,當CaCu3Ti4O12納米纖維的含量為2vol%時,應力錐根部最大電場強度已經從增強絕緣中轉移到電纜主絕緣中,在正、反極性雷電沖擊電壓作用下,3vol%含量的CaCu3Ti4O12納米纖維/硅橡膠復合介質作為增強絕緣材料時最大電場強度均遠遠低于其擊穿強度。以上實驗結果表明,CaCu3Ti4O12納米纖維作為填充相在較低的摻雜濃度實現了對液體硅橡膠的改性,滿足了復合介質應用于電纜附件的電氣絕緣性能需求。

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