脉冲介质阻挡放电等离子体改性对BN/EP复合材料击穿强度和热导率的影响
发布时间：2021-01-06 03:51
为了改善BN纳米片（BNNSs）与环氧树脂（EP）基体的相容性,提高BN/EP纳米复合材料的交流击穿强度和热导率,该文采用大气压Ar+H2O双极性纳秒脉冲介质阻挡放电（DBD）低温等离子体对BNNSs进行羟基化改性,再用硅烷偶联剂KH560修饰。X射线光电子能谱仪（XPS）结果表明等离子体改性后BNNSs表面的羟基含量提高了近两倍。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和热重分析（TGA）表明等离子体改性增强了BNNSs与偶联剂的脱水缩合反应,BNNSs表面偶联剂的包覆率提高了45%。热刺激去极化电流（TSDC）测试表明等离子体+偶联剂改性后的复合材料相比于只用偶联剂改性的复合材料具有更多的深陷阱。击穿试验表明不同填充量下等离子体+偶联剂改性后的复合材料交流击穿强度均得到提高,并且BNNSs的填充量可以由10%提高到20%而仍然保持一定的绝缘强度。同时,随着填充量由10%（偶联剂改性）提高到20%（等离子体+偶联剂改性）,复合材料的热导率也将提高67%。
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(18)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
BNNSs扫描电镜图片
等离子体改性平台示意图如图2所示。电源采用实验室自制的双极性纳秒脉冲发生器[31]，电极板为直径100mm的不锈钢圆形电极，阻挡介质为直径110mm、厚1mm的圆形石英玻璃，DBD还串联了一个500Ω的无感电阻作为保护电阻。整个DBD装置放在透明的玻璃罩内，向罩内通入两路气体：一路直接通入高纯Ar；另一路由Ar通入盛有纯水的洗气瓶。两者流量之比为4∶1，总流量为2L/min，流量的控制采用D07-7型气体质量流量控制器（北京七星华创电子股份有限公司）。实验时将0.5g BNNSs平铺在石英玻璃上，然后放置于下极板，极板间距离为2mm。盖上玻璃罩，先通入混合气体3min使罩内充满Ar、H2O。然后启动发生器产生等离子体，处理30s。取出搅拌均匀后，再放入处理30s，如此重复3次。DBD两端的电压电流波形分别由高压探头P6015A(Tektronix,USA）、皮尔森电流传感器2877(Pearson Electronics,Inc.USA）及示波器DPO 4054(Tektronix,USA）测得，DBD电压电流波形和等离子体图像如图3所示。电压幅值为4k V，脉宽300ns，频率1k Hz，正负脉冲间隔为2μs。电流呈现出典型的脉冲介质阻挡放电特点，即在上升沿和下降沿均有一个极性相反的脉冲电流峰值，且前者大于后者。这是因为刚开始放电时介质上累积的电荷还很少，所以前一个电流主要受施加的电场影响，而后一个电流由介质上累积的电荷产生的反向电场减去施加的电场作用产生[23]。等离子体图像由Canon EOS 750D相机拍摄，曝光时间100ms，光圈值f/10,ISO速度6 400，如图3所示。可以看出，产生的等离子体较为均匀地充满整个气隙，有利于对BNNSs进行表面改性。图3 DBD电压电流波形和等离子体图像
DBD电压电流波形和等离子体图像
【参考文献】：
期刊论文
[1]环氧树脂纳米复合材料界面及其对电性能影响分析[J]. 吴子剑,王晨,张明艳,裴鑫,姜鹏. 电工技术学报. 2018(16)
[2]超支化聚酯改性纳米SiO2/环氧树脂的介电特性[J]. 杨国清,黎洋,王德意,刘菁,李嘉昕. 电工技术学报. 2019(05)
[3]MCM-41表面改性及MCM-41/环氧树脂复合材料陷阱特性[J]. 罗潘,徐曼,王绍辉,李鹏,张艺涵,徐阳,谢大荣. 电工技术学报. 2018(10)
[4]高压直流电缆聚乙烯绝缘材料研究现状[J]. 杜伯学,韩晨磊,李进,李忠磊. 电工技术学报. 2019(01)
[5]高导热聚合物基复合材料研究进展[J]. 杜伯学,孔晓晓,肖萌,李进,钱子明. 电工技术学报. 2018(14)
[6]介质击穿与界面区陷阱特性的关联[J]. 谢东日,闵道敏,刘文凤,李盛涛,康文斌,闵超. 高电压技术. 2018(02)
[7]等离子体改性纳米粒子对聚酰亚胺复合薄膜陷阱特性影响[J]. 吴旭辉,吴广宁,杨雁,张兴涛,雷毅鑫,钟鑫,朱健. 中国电机工程学报. 2018(11)
[8]聚合物纳米复合电介质的击穿性能[J]. 王威望,李盛涛,刘文凤. 电工技术学报. 2017(16)
[9]纳米SiO2/环氧树脂复合材料介电性与纳米粒子分散性关系[J]. 高铭泽,张沛红. 物理学报. 2016(24)
[10]聚合物/无机纳米复合电介质介电性能及其机理最新研究进展[J]. 田付强,杨春,何丽娟,韩柏,王毅,雷清泉. 电工技术学报. 2011(03)
博士论文
[1]无机纳米材料的表面修饰改性与物性研究[D]. 薛茹君.合肥工业大学 2008
本文编号：2959881
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(18)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
BNNSs扫描电镜图片
等离子体改性平台示意图如图2所示。电源采用实验室自制的双极性纳秒脉冲发生器[31]，电极板为直径100mm的不锈钢圆形电极，阻挡介质为直径110mm、厚1mm的圆形石英玻璃，DBD还串联了一个500Ω的无感电阻作为保护电阻。整个DBD装置放在透明的玻璃罩内，向罩内通入两路气体：一路直接通入高纯Ar；另一路由Ar通入盛有纯水的洗气瓶。两者流量之比为4∶1，总流量为2L/min，流量的控制采用D07-7型气体质量流量控制器（北京七星华创电子股份有限公司）。实验时将0.5g BNNSs平铺在石英玻璃上，然后放置于下极板，极板间距离为2mm。盖上玻璃罩，先通入混合气体3min使罩内充满Ar、H2O。然后启动发生器产生等离子体，处理30s。取出搅拌均匀后，再放入处理30s，如此重复3次。DBD两端的电压电流波形分别由高压探头P6015A(Tektronix,USA）、皮尔森电流传感器2877(Pearson Electronics,Inc.USA）及示波器DPO 4054(Tektronix,USA）测得，DBD电压电流波形和等离子体图像如图3所示。电压幅值为4k V，脉宽300ns，频率1k Hz，正负脉冲间隔为2μs。电流呈现出典型的脉冲介质阻挡放电特点，即在上升沿和下降沿均有一个极性相反的脉冲电流峰值，且前者大于后者。这是因为刚开始放电时介质上累积的电荷还很少，所以前一个电流主要受施加的电场影响，而后一个电流由介质上累积的电荷产生的反向电场减去施加的电场作用产生[23]。等离子体图像由Canon EOS 750D相机拍摄，曝光时间100ms，光圈值f/10,ISO速度6 400，如图3所示。可以看出，产生的等离子体较为均匀地充满整个气隙，有利于对BNNSs进行表面改性。图3 DBD电压电流波形和等离子体图像
DBD电压电流波形和等离子体图像
【参考文献】：
期刊论文
[1]环氧树脂纳米复合材料界面及其对电性能影响分析[J]. 吴子剑,王晨,张明艳,裴鑫,姜鹏. 电工技术学报. 2018(16)
[2]超支化聚酯改性纳米SiO2/环氧树脂的介电特性[J]. 杨国清,黎洋,王德意,刘菁,李嘉昕. 电工技术学报. 2019(05)
[3]MCM-41表面改性及MCM-41/环氧树脂复合材料陷阱特性[J]. 罗潘,徐曼,王绍辉,李鹏,张艺涵,徐阳,谢大荣. 电工技术学报. 2018(10)
[4]高压直流电缆聚乙烯绝缘材料研究现状[J]. 杜伯学,韩晨磊,李进,李忠磊. 电工技术学报. 2019(01)
[5]高导热聚合物基复合材料研究进展[J]. 杜伯学,孔晓晓,肖萌,李进,钱子明. 电工技术学报. 2018(14)
[6]介质击穿与界面区陷阱特性的关联[J]. 谢东日,闵道敏,刘文凤,李盛涛,康文斌,闵超. 高电压技术. 2018(02)
[7]等离子体改性纳米粒子对聚酰亚胺复合薄膜陷阱特性影响[J]. 吴旭辉,吴广宁,杨雁,张兴涛,雷毅鑫,钟鑫,朱健. 中国电机工程学报. 2018(11)
[8]聚合物纳米复合电介质的击穿性能[J]. 王威望,李盛涛,刘文凤. 电工技术学报. 2017(16)
[9]纳米SiO2/环氧树脂复合材料介电性与纳米粒子分散性关系[J]. 高铭泽,张沛红. 物理学报. 2016(24)
[10]聚合物/无机纳米复合电介质介电性能及其机理最新研究进展[J]. 田付强,杨春,何丽娟,韩柏,王毅,雷清泉. 电工技术学报. 2011(03)
博士论文
[1]无机纳米材料的表面修饰改性与物性研究[D]. 薛茹君.合肥工业大学 2008
本文编号：2959881
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