直流电压下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝的生长特性研究

为了研究交联聚乙烯电缆绝缘材料中直流电树枝的生长速率、形态特征及通道特性,利用树枝化试验及显微观察系统,在针尖半径为5μm、针-板电极间距为2mm、周期性施加的间断直流电压下,对试样进行了分组试验。试验结果显示:电树枝由细单枝逐渐发展为稀疏丛状结构,树枝通道为非导电型;电树枝生长缓慢,生长速率不超过1.0μm/min;树枝长度主要取决于加压周期数及直流电压幅值,电压持续时间在高压下影响增大;针极意外接地情况下,电树枝将瞬间引发或快速生长。理论分析表明,电树枝生长规律可以由文中所建立的非导电树枝模型及等效电路进行合理解释,而空间电荷效应是产生直流接地树现象的根本原因。     

电压稳定剂改善聚乙烯共混材料绝缘性能的研究

为了开发新一代可回收电缆材料,提升其绝缘性能,选取间氨基苯硼酸、2-甲氧基-5-吡啶硼酸和间氨基苯甲酸3种新型电压稳定剂添加入聚乙烯共混物中,分析其对聚乙烯共混物绝缘性能的改善作用及机理。采用溶液法将质量分数为1%的电压稳定剂添加入含质量分数为10%高密度聚乙烯(HDPE)的低密度聚乙烯(LDPE)共混材料,通过热压法制备试样,利用红外光谱、差式扫描量热法、X射线衍射、电树枝起始实验、直流电导率和空间电荷测量对材料进行物理化学分析和电气性能测试。研究结果表明,聚乙烯共混提升了热稳定性和结晶度,添加电压稳定剂后进一步提升了共混物的结晶度,对共混物的熔融特性无明显影响。添加了电压稳定剂的共混物的电树枝起始电压均明显提高,间氨基苯甲酸共混物的电树枝起始电压比LDPE/HDPE共混物提高了47%。电压稳定剂对共混物的直流电导率作用明显,间氨基苯甲酸能够明显降低共混物的直流电导率。3种电压稳定剂对共混物的空间电荷积累具有明显的抑制作用,且添加了间氨基苯硼酸的共混物具有最少的空间电荷积累。陷阱能级和视在迁移率计算发现,添加了电压稳定剂的共混物中浅陷阱密度增加,视在电荷迁移率增大,有利于抑制材料中空间电荷的积累。实验结果可为新一代环保电缆的开发提供一定参考。     

聚乙烯树枝化的新模型

作者考虑到聚合物的形态结构和能带特点,应用近似的平板能带理论,说明了电子和空穴注入的不同方式和途径。同极性空间电荷的形成过程中存在着两种相互矛盾的作用,一方面它降低针尖附近介质中的电场强度,有提高树枝起始电压的趋势;另一方面注入过程中正负载流子的复合或热电子的作用,有降低树枝起始电压的倾向。模型中首次提出了在聚合物的树枝潜伏期内存在着一个低密度区的过渡阶段,并用条纹图象法证明了这个区域的存在。其他一些特殊试验支持了新模型的构思。     

聚乙烯树枝引发的新机理——场致电极和场致介质发射的综合效应

本文在电子注射理论的基础上,进一步考虑到在高电埸的作用下,介质内电子有离开价带,跃迁到导带的现象,提出了埸致电极和埸致介质发射综合效应所导致的树枝引发机理,推出了聚乙烯树枝引发的V—t特性,并得到实验证明,最后,还讨论了有关的实验现象。     

高斯电压驱动大气压氩气介质阻挡放电的特性研究

本文采用一维自洽流体模型理论研究了高斯电压驱动下大气压氩气介质阻挡放电的放电特性.在特定的频率、振幅和气隙间隔条件下,得到了气隙电压和放电电流随时间的变化关系,以及放电气隙中电子、离子和电场的空间分布特征.模拟结果表明,高斯电压驱动下的大气压氩气介质阻挡放电是一个多电流脉冲放电,存在两种放电模式:汤森模式和辉光模式.在每半个放电周期内,放电经历一个在汤森模式与辉光模式之间的转变过程,气隙空间电荷和介质表面电荷是造成放电模式转变的主要因素.此外,下降沿残余电流峰的出现,是源于上升沿放电残留了大量的空间电荷.上述仿真结果为等离子体在材料表面处理、污染治理,以及生物医学等领域中电压激励源的设计提供了新的思路.     

脉冲电压下介质膜的击寿命

该文测量了电应力作用下栅介质膜中陷阱电荷积累、以及在撤除应力后陷阱电荷减少的规律,在此基础上提出了解释脉冲应力下栅介质膜击穿寿命的模型。并对样品的直流电压与脉冲电压下的击筹命进行测量比较,发现随着脉冲频率的增加,栅介质膜击寿命增加,实验结果与模型预期的相符。     

脉冲电压下介质膜的击穿寿命

该文测量了电应力作用下栅介质膜中陷阱电荷积累、以及在撤除应力后陷阱电荷减少的规律，在此基础上提出了解释脉冲应力下栅介质膜击穿寿命的模型。并对样品在直流电压与脉冲电压下的击穿寿命进行测量比较，发现随着脉冲频率的增加，栅介质膜击穿寿命增加，实验结果与模型预期的相符     

光折变液晶系统的表面电荷调制模型

为了研究载流子的注入对液晶盒中电压的影响,构建了光折变液晶系统中表面电荷调制的载流子注入模型。在外加直流电场的作用下,液晶中的载流子向表面聚集,形成界面双电层。该双电层屏蔽了大部分的外加电场,使外加电压基本上都降落在界面双电层上。非均匀光照射时,在光亮区,来自于ITO电极的电荷将越过界面,产生载流子复合。而处于暗区的表面电荷密度基本保持不变,界面电荷层继续屏蔽外加电场,在液晶体内形成了与光强空间分布相对应的空间电荷场。基于以上模型,给出了界面附近的载流子和电场的动态演化过程,理论分析与已有的实验结果非常吻合。     

铜丝在不同介质中电爆炸放电规律研究

为了研究金属导体在不同介质中的电爆炸机理及放电规律,进行了不同起爆电压作用下,铜丝在水和空气两种介质中的电爆炸实验.采用罗果夫斯基线圈和高压探头分别测量了铜丝电爆炸过程的爆发电流及电压,获得了铜丝电爆炸的电性能参数.分析了起爆电压及放电介质等因素对铜丝电爆炸性能的影响规律.结果表明,相同起爆电压作用下,铜丝水中电爆炸的爆发时间滞后于空气中的爆发时间,水中电爆炸的能量沉积率高于空气中,且当起爆电压较低时铜丝在水中电爆炸较难发生二次放电.     

聚合物的空间电荷效应与电击穿机理

本文采用电声脉冲法,实测了聚乙烯试样中空间电荷分布,在特制的试样上,显示了均匀电场中空间电荷在直流击穿和短路击穿中的极性效应.空间电荷效应、交直流叠加和升压速度的实验结果表明,均匀电场中聚乙烯的击穿规律与极不均匀电场中树枝化的特性是一致的,进一步证明了 Budenstein 的实验发现,即均匀电场中聚合物的击穿起始于界面的树枝化.最后,作者用高氏树枝化新理论,对击穿现象作出了满意的解释.     

一种固体介质中空间电荷分布测量的新方法

压电压力波法是用聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）压电膜产生压力波来测量固体介质中空间电荷分布的一种新方法,介绍了用压电膜产生压力脉冲波的原理与方法以及压力法测量固体介质中空间电荷分布的原理,实验结果表明这种测量方法能很好地用于固体介质中空间电荷分布特性的测量。     

直流特高压设备绝缘系统在复合电场作用下的击穿机理

该研究针对油纸绝缘结构在复合电场作用下的击穿机理进行深入的研究,目标是提出特高压油纸绝缘结构复合电场的计算方法,对实现我国特高压换流变压器的国产化提供有力的支撑。在前期工作中,取得了一下阶段性成果:(1)研究了单层及双层油纸介质在常温及温度梯度下的空间电荷分布以及电场畸变特性。同时,建立了空间电荷注入、迁移和聚集的数值仿真模型,可以成功地模拟油纸结构中的电荷和电场分布特性。(2)针对换流变出线结构的电场分布进行了计算分析。研究了交直流及极性反转下的电场分布特性,屏障结构(包括屏障的罩入深度、位置、油隙间距、油浸纸筒厚度及层数等)对电场分布的影响。对出线结构进行了优化,完成了400 k V出线结构的初步设计。(3)测量了油纸结构在交、直流复合电压以及预加电压作用下的击穿特性,结果表明空间电荷特性可以对击穿强度产生显著的影响。同时,掌握了交直流复合电压下油纸绝缘结构的局部放电特性。166科技资讯SCIENCETECHNOLOGY INFORMATION     

立方氮化硼空间电荷限制肖特基二极管研究

为解决金属/立方氮化硼（c-BN）接触问题, 提出Si掺杂的立方氮化硼单晶的上表面采用Cu,Zn合金探针、 下表面采用Ag浆烧结, 制备一个空间电荷限制肖特基二极管。室温下I V特性实验数据表明, 在10 V时器件的整流比为370。提出了该器件的等效电路模型, 并且结合空间电荷限制电流和热电子发射理论对实验结果进行了分析。结果表明, 正向电流与电压呈现二次幂函数关系。实验测量发现, 该二极管开启电压高达4.2 V, 最高工作温度超过500 ℃。     

聚合物共混体系电树枝抑制机理的研究

本文研究了SBR/LDPE(丁苯橡胶/低密度聚乙烯)和HDPE/LDPE(高密度聚乙烯/低密度聚乙烯)聚合物共混体系电树枝抑制机理.试验结果指出,聚合物形态变化的物理共混(物理方法)提高聚合物共混体系电树枝起始电压(改善LDPE耐树枝特性)是基于共混体系耐麦克斯威尔应力特性的提高导致树枝诱导期的增加和延缓或终止电树枝的发展.     

松质骨动电响应分析

通过对松质骨结构特征和力学行为的实验观察 ,引入基于混合物理论的现代两相多孔介质弹性模型和动电效应模型来描述松质骨固体骨质变形、孔间骨髓流动以及骨内流动电位间的耦合效应 .采用 Laplace变换技术得到了松质骨围限压缩下流动电位分布的解析结果 .结果表明 ,由于在外界作用下松质骨骨小梁结构产生变形 ,引起孔间骨髓流动 ,从而使带电粒子在孔隙间运动 ,引起流动电位 .     

聚乙烯电树枝扩展过程的研究

本文对聚乙烯电树枝扩展进行了研究,提出树枝扩展和树枝引发是两种不同的性能,根据大量试验结果,对树枝扩展规律提出了三个阶段的见解,并对树枝生长率dL/dt、树枝长度L与放电量Q的关系得出了符合试验规律的数学推导.     

电场辅助K+-Na+交换玻璃光波导的制作与优化

在激光玻璃中使用电场辅助K+ Na+离子交换法制作了平板光波导,发现实验结果与以往电压-时间乘积经验公式计算结果之间存在较大误差.不能忽略空间电荷分布产生内电场效应的影响,并将以往经验公式中的辅加电压项用辅加电压与玻璃内电场之差代替,使用改进后的理论模型计算的不同辅加电压范围和交换时间下的光波导扩散深度与实验数据一致.     

松质骨一维动电效应分析

通过对松质骨结构特征和力学行为的实验观察,引入基于混合物理论的现代两相多孔介质弹性模型和动电效应模型来描述松质骨固体骨质变形、孔间骨髓流动以及骨内流动电位间的耦合效应.采用Laplace变换技术得到了松质骨围限压缩下流动电位分布的解析结果.结果表明,由于在外界作用下松质骨骨小梁结构产生变形,引起孔间骨髓流动,从而使带电粒子在孔隙间运动,引起流动电位.     

电场辅助K^＋－Na^＋交换玻璃光波导的制作与优化

在激光玻璃中使用电场辅助K^ -Na^ 离子交换法制作了平板光波导，发现实验结果与以往电压-时间乘积经验公式计算结果之间存在较大误差，不能忽略空间电荷分布产生内电场效应的影响，并将以往经验公式中的辅助电压项用辅加电压与玻璃内电场之差代替，使用改进后的理论模型计算的不同辅加电压范围和交换时间下的光波导扩散深度与实验数据一致。     

大气压等离子体作用于细胞产生电场效应的数值模拟研究

近年来,随着大气压等离子体技术的发展,等离子体医学作为新兴的交叉学科逐渐发展起来,大量实验研究表明,等离子体对生物组织会产生各种显著的效应,但人们始终缺乏对等离子体与生物组织相互作用内在机理的深入认识.本文从描述大气压等离子体的流体模型出发,耦合描述细胞电学特性的细胞介电模型,研究了正弦电压驱动的介质阻挡放电产生的大气压氦等离子体作用于细胞时,细胞中电场的分布与演化.计算结果表明,细胞膜电压占细胞总电压的主要部分,内膜电压远小于外模电压,肿瘤细胞的跨膜电压明显大于正常细胞的跨膜电压,且内膜电压只在放电过程中数值较大,而外膜电压则在放电后始终保持较大的数值.基于模拟结果,本文还讨论了放电参数对跨膜电压的影响.目前,有关等离子体医学的理论研究还较少,本文的计算将为研究大气压等离子体对细胞的电磁效应机理提供有益的探索.