He等离子体射流处理对提高重污秽度染污硅橡胶憎水迁移性的效果

等离子体射流处理能够提高染污硅橡胶材料表面憎水性,在电力行业中具有广阔的应用前景。为提高处理效果,利用大气压He等离子体射流对重污秽度染污硅橡胶表面进行处理,对射流长度、气体温度、发射光谱等射流特性进行了诊断,研究了放电功率、处理时间等参数对提高染污硅橡胶憎水性及憎水迁移性的影响。实验结果表明,射流长度最大能达到46 mm,气体温度介于297~345 K之间,放电产生了大量激发态He、OH、N_2~+等活性粒子;射流处理能显著提高染污硅橡胶表面憎水性,对于灰密为1.5 mg/cm~2的重污秽度染污硅橡胶,最少处理30 s就可使静态接触角达到饱和状态,增大放电功率可以显著加速迁移过程。     

等离子体射流对染污高温硫化硅橡胶憎水特性的影响

为研究改善染污高温硫化硅橡胶(HTV)憎水性的方法,采用大气压下的介质阻挡放电(DBD)产生低温等离子体射流,对高岭土染污后的HTV试片表面进行处理。在不同处理时间、盐密及灰密情况下,测量了染污高温硫化硅橡胶表面的接触角,研究其随时间的变化情况。研究发现:染污高温硫化硅橡胶表面在经过较短时间的低温等离子体射流处理之后,其憎水性得到了明显改善,接触角100°;并且随着迁移时间的增加,其憎水迁移速度明显加快,迁移5 h后接触角即110°。在重污秽情况下,随着处理时间的增加,其憎水性也得到相应改善,但效果并不理想,接触角普遍35°。通过对照试验及扫描电镜(SEM)成像可以得到该现象产生的原因是射流等离子体与HTV相互作用,加速了HTV憎水迁移过程导致的。     

RTV 憎水性消失恢复机理的研究

室温硫化硅橡胶（ＲＴＶ）的优异憎水性和憎水迁移性可显著提高绝缘子的污闪电压。通过现代化学分析仪器研究水浸泡硅橡胶材料或沿硅橡胶材料表面放电后,憎水性会暂时消失,经过一定时间后其憎水性又可以恢复的机理,为ＲＴＶ涂料在电力系统的广泛应用提供了理论依据。     

阵列化等离子体射流对染污硅橡胶憎水性的恢复作用

复合绝缘子的绝缘状态与输电线路的安全运行直接相关。恶劣气候环境下,积污严重的复合绝缘子表面憎水性下降甚至完全丧失。等离子体射流能够快速有效地提高染污复合绝缘子表面的憎水性。通过Ansys系列软件对起始放电前阵列化等离子体的电场分布与流场分布进行仿真,根据仿真结果进行结构优化,获得适用于大面积硅橡胶材料表面处理的阵列化等离子体射流装置;进行等离子体生成实验,测定装置基本的射流特性,并研究其对染污硅橡胶憎水性恢复的作用,获得该装置的单次有效处理面积。     

不同环境因素对硅橡胶憎水性及憎水迁移性的影响

为了研究硅橡胶在不同环境下的憎水性变化规律,采用静态接触角法,模拟不同水珠大小、表面粗糙度、盐密灰密、污秽种类、温湿度和紫外辐照等不同环境因素,研究硅橡胶憎水性及憎水迁移性在各种环境中的变化规律。研究发现了水珠越大,表面越粗糙会影响静态接触角测量的准确度,结合变化规律给出了测试建议。环境模拟试验结果表明,灰密对硅橡胶憎水迁移性能的影响比盐密更明显,温度越高憎水迁移越快,湿度的增大对小分子迁移有抑制作用,迁移时间变长,紫外辐照中的热辐射效应是加速憎水迁移的主导因素,紫外线也起到一定的促进作用,不同的污秽种类对憎水迁移性的影响差异大,建议在人工污秽试验中对污秽的选取应结合需求进行优选。     

紫外线老化对复合绝缘子硅橡胶憎水性的影响

硅橡胶复合绝缘子的优良耐污闪性能源自于硅橡胶材料的憎水性以及憎水迁移性。本文研究了紫外老化对硅橡胶憎水性影响以及硅橡胶表面积污后的憎水迁移性。研究结果表明：经小分子处理的硅橡胶经过2 000 h紫外线辐射后仍能够保持良好的憎水性,静态接触角仍能达到102.3°,憎水性等级为HC2级;硅橡胶上的污层在较短时间内具有了憎水性,憎水性等级能达到HC2~HC3。并对硅橡胶紫外老化机理以及憎水迁移性机理进行了分析。     

电源形式对大气压等离子体射流和染污硅橡胶憎水性增强效果的影响

近年来大气压等离子体射流(APPJs)被广泛应用于材料与生物领域。为了研究电源形式对等离子体射流特性及其处理效果的影响,通过自制的高频高压脉冲电源产生等离子体射流,在相同条件下与交流电源所产生的等离子体射流进行对比,研究了2者在电流、形状、温度、发射光谱等方面的差异;利用等离子体射流处理染污高温硫化(HTV)硅橡胶表面,研究了它对染污硅橡胶表面憎水性恢复速率的影响。研究表明:在相同电压幅值与电源频率的情况下,相比于交流电源,脉冲电源产生的等离子体射流拥有约1.4倍的长度、近50倍的电流峰值和约2倍的发射光谱相对光强,同时产生的热量更少;处理效果上,脉冲电源产生的等离子体射流能在更短的时间内使染污硅橡胶表面恢复憎水性。由此可见,在相同条件下,脉冲电源产生的等离子体射流相比交流电源产生的等离子体射流拥有更好的特性和处理效果。     

室温硫化硅橡胶绝缘纳米复合材料憎水特性分析

室温硫化硅橡胶(RTV-SR,简称RTV)在电气设备防污闪工作中起重要作用的原因在于其优异的憎水性和憎水迁移性,为研究污秽成分和环境因素对RTV憎水特性影响,分析了静态接触角测量影响因素。用恒定湿热试验箱和紫外老化箱模拟不同外界环境,对污秽成分、环境温度、相对湿度、迁移时间和紫外辐照时间与RTV憎水特性的关系进行了定量对比试验,借助接触角影像测试仪、扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)仪对其影响机理进行了分析。结果表明,温度、盐密和灰密对RTV憎水迁移性有明显的影响,相对湿度和灰成分影响RTV憎水迁移速度及稳定后的静态接触角,长时间紫外预处理能加快RTV憎水迁移速度。研究结果可作为分析硅橡胶材料憎水性、憎水性迁移特性的参考,同时也为外绝缘材料憎水性试验标准的制定提供了试验依据。     

硅橡胶涂料憎水迁移特性的分析

RTV（室温硫化硅橡胶涂料）是一种新型的长效防污涂料，其防污的根本特性在于其优异的憎水性和憎水迁移性，即当RTV涂料表面有了灰之后，RTV本身的增水性可以迁移到左表面，从而使得灰表面屯有了憎水性，可以大大提高污闪电压。本文详尽的分析了可能影响RTV涂料憎水迁移特性的因素，并结合现代分析手段，提出了RTV涂料迁移机理的假说。     

大气压He中2维射流阵列放电特性的影响因素

为获得大气压大面积射流低温等离子体,在大气压He中产生稳定的2维射流阵列放电,并通过发光图像、电压电流波形、Lissajous图研究其发光特性和电气特性。在此基础上,研究了电极结构、电压幅值、气体体积流量对2维射流阵列放电特性和均匀性以及射流长度、放电功率和传输电荷等关键放电参数的影响。结果表明:针–环和针–环–板结构的射流阵列在一定条件下都能产生均匀、稳定的等离子体射流阵列。电压幅值的增加对放电均匀性影响不大,但能有效提高射流阵列的放电功率和射流长度,从而提高射流阵列放电强度;气体体积流量对放电强度影响较小,但对放电均匀性影响较大,因此增大气体体积流量可以提高放电均匀性;电极结构对放电功率和传输电荷影响较少,在电压幅值、气体体积流量较小的情况下,板电极的引入有助于获得更长的射流。     

等离子体射流的推进机理

作为一种应用前景广阔的新兴等离子体源,大气压下非平衡等离子体射流在近10年的研究中取得了很大进展。为了更有效地利用等离子体射流,人们对其物理机理展开了深入研究,其中等离子体射流的传播机理尤其令人关注。一般认为等离子体射流的传播是受电场驱动的,但是最新的研究表明还存在另外一种驱动方式,即流体驱动。分别对以上两种驱动方式下射流传播的特点和影响因素进行了概述,并对电场驱动等离子体射流传播的空间特性、时间特性、极性效应,以及光电离的作用进行了讨论。流体驱动的等离子体射流与电场驱动的等离子体射流有着完全不同的传播过程,这种射流的传播是通过气流驱动的,具有推进速度相对较低,对电场不敏感等特性。最后,该文对大气压非平衡等离子体射流的传播机理中尚未解决的问题,以及未来的研究方向作了展望。     

Studies of the mechanism of boron nitride thin-film formation by means of nitrogen-argon gas mixture plasma jet

The mechanism of boron nitride thin-film formation using the nitrogen-argon gas mixture plasma jet, which is a new method reported in our previous paper, has been studied. The electron temperature, electron density, and magnitudes of various ion and radical species in the plasma jet have been measured by an electrostatic probe and by optical spectroscopic methods. The amount of recombination of free nitrogen atoms by three-body conversion was estimated using the emission intensity of the first positive band system from nitrogen B state vibrational level v = 11. The emission intensity from vibrational level v = 11 in the vicinity of the boron target shows a more than one order of magnitude increase than when the boron target is absent, and the peak value occurs at a gas pressure of approximately 5 Torr to 10 Torr. Experimental data are discussed in connection with the optimum discharge condition of BN synthesis in the plasma. It is concluded that enhanced recombination on the boron target and substrate surface supplies large amounts of molecular nitrogen ions and vibrationally excited nitrogen molecules in the vicinity of the substrate, and thus that the high-energy ion-rich condition makes it possible to form a cubic BN film on the substrate surface placed in the plasma jet. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 120(4): 1–6, 1997     

气体流速对大气压氩气等离子体射流影响的实验与仿真

为了研究气体流速对Ar大气压等离子体射流（APPJ）的影响,首先对其进行了实验研究,并通过建立二维轴对称模型,数值仿真了Ar气流在空气中的流速与摩尔分数分布。考虑了高流速下湍流对APPJ的影响,耦合求解了连续性方程、N-S方程、K-ε湍流方程以及混合气体的组分输运方程。实验结果表明,随Ar流速的变化APPJ表现为层流、...     

两间隙毛细管等离子体发生器出口参数研究

消融放电毛细管等离子体发生器产生的等离子体射流具有高密和相对低温的特性,在许多科学研究和工业应用领域都具有潜在的应用前景。为此,利用数值模拟的方法考察了在1 kJ放电能量水平下两间隙毛细管的长度和半径、主放电电容器组的电容和起始充电电压等放电参数对毛细管出口参数的影响。研究表明,各放电参数的改变都能引起出口处的质量密度、压强的大幅度改变,而出口温度和出口速度相对保持稳定。其中,主放电电容器组充电电压、电容值增大、毛细管半径变小时,所有的出口参数都相应增大;而毛细管长度增大时,密度和压强随之增大,温度和速度反而减小。     

两间隙毛细管等离子体发生器触发放电数值模拟

两间隙毛细管等离子体发生器利用触发间隙放电产生等离子体射流连通主放电间隙,引发主放电形成高温等离子体射流。建立一个一维流体模型对两间隙毛细管触发放电进行模拟,对考虑管壁烧蚀和不考虑管壁烧蚀条件下的触发放电的特性进行计算,分析触发放电过程对主间隙击穿的影响。由于管壁烧蚀补充毛细管内由于开口端流出的质量损失,因此在放电期间毛细管内的气体压强、流速和温度基本保持稳定状态;管壁烧蚀降低了放电时毛细管内的气体温度,但加快了高温区向毛细管开口端的传播速度,因而缩短了主间隙的击穿时延。     

纳秒脉冲等离子体合成射流的气动激励特性

等离子体合成射流是一种快速、宽频的气动激励方式,由于激励强度高、射流速度大,在超音速流动控制方面具有广阔的应用前景。等离子体合成射流气动激励特性的研究将为揭示等离子体合成射流的产生和演化机制提供必要的基础。为此,研究ns脉冲等离子体合成射流气动激励特性,在常规大气环境进行了发射光谱测试,通过对380.5nm附近的谱线进...     

空气等离子体射流动态过程分析

等离子体射流可有效提高点火效率,为探究等离子体射流动态特性,建立了实验测量系统,利用高速CCD相机记录等离子体点火射流发展过程,分析了等离子体射流击穿过程和稳定工作过程特性。实验结果表明:设计的等离子体点火器电弧击穿时间为65 ns,击穿电压为9.2 k V,射流形成时间约为1.62 ms;大尺度分流周期约为1.1~1.8 ms,小尺度分流周期约为0.1~0.16 ms;电极温度的均匀度、高速旋流气体对电弧发展以及射流形成过程中的强烈脉动有不同程度的影响;射流核不存在稳定区域。     

等离子体射流及其医学应用

由于大气压非平衡等离子体射流装置能够在开放空间、而不是如传统放电仅在放电间隙内产生等离子体,这个显著优点对于许多应用,特别是近几年来兴起的等离子体医学方面的应用是至关重要的。为此,首先对大气压非平衡等离子体射流（N-APPJ）的研究现状进行阐述,结合作者课题组所作的研究,以及国内外其他研究者的成果,分别介绍几种以惰性气...     

高温电弧等离子体点火器特性实验研究

等离子体点火器可以产生高温等离子体射流来提高点火效率,点火器的特性决定着等离子体点火的效果。笔者利用建立的实验测量系统,测量了不同点火器电极间距和介质气体流量下等离子体点火器的特性,并对实验结果进行了分析。实验结果表明:电极间距要控制在一定范围内防止维持电压过大而使放电变得困难且放电稳定性降低;点火器极间电流随介质流量的增大逐渐变小;点火器射流长度随介质流量的增大先增大后减小。