纳秒脉冲表面放电等离子体影响因素的实验研究

在大气环境条件下,以环氧为介质阻挡材料,基于单极性ns脉冲电源进行了表面介质阻挡放电实验,研究了电压幅值、电极宽度、电极间距和重复频率对放电等离子体的影响。结果表明ns脉冲表面介质阻挡放电是丝状放电,放电发生在电压脉冲的上升沿阶段;放电电流主要包括两部分脉冲,与放电丝分布的均匀性有着一定的内在关系,外加电压对放电的均匀性以及产生等离子体的长度起作用;电极宽度和间距对放电电流和产生等离子体的发光强度影响不大,电极宽度和间距越小,放电丝分布越均匀,电极宽度存在一个最优值,使得激励器的放电稳定且产生等离子体相对均匀;脉冲重复频率仅对等离子体强度起作用,对放电特性的影响较复杂,不同电极参数下这些影响与放电丝的分布状态有关。     

丝网电极放电对涤纶纤维表面改性的效果分析

为了在介质阻挡放电进行等离子体表面改性处理时得到好的处理效果,实验研究了工频电压下大气压空气中丝网电极介质阻挡放电的放电特性及其对涤纶纤维表面改性的效果。实验中采用结构为电极-丝网-薄膜的丝网电极,在大气中产生均匀放电,研究其放电图像和电气特性及对涤纶布的表面改性效果(可以显著地提高织物的吸水性能)。通过对涤纶布吸水性衰退效应的研究表明,经大气压空气等离子体处理后的涤棉吸水性经一段时间的下降后趋于稳定,与普通电极相比,效果好而且节能,适宜于在纺织前处理中的应用。     

介质阻挡放电改性聚丙烯表面的研究

为研究大气压介质阻挡放电空气等离子体对聚合物绝缘材料表面自由能的影响,采用介质阻挡放电对聚丙烯进行了表面改性.通过测量接触角计算了表面能,并采用X射线光电子能谱分析了处理前后材料表面化学成分的变化.结果表明:处理后聚丙烯表面测试液体接触角随放电功率、处理时间和放电峰值电压的增加而下降,而表面自由能变化量随之增加而增加.     

聚酰亚胺薄膜的等离子体改性及其机理探究

为了研究大气压空气介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)对聚酰亚胺(polyimide,PI)薄膜的表面改性,文中首先利用搭建的介质阻挡放电平台测试了不同材料、不同气隙距离下的DBD电气特性及其放电图像,并获得了较为均匀的DBD放电模式。之后利用得到的等离子体对PI薄膜进行不同时间的处理,并测试了其接触角、表面能以及傅里叶红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR),揭示了等离子的作用机理。研究结果表明:相对于玻璃和环氧树脂,陶瓷作为阻挡介质时其放电更为均匀;随着陶瓷间气隙距离的增大,放电持续时间和放电均匀度均减小,但放电功率密度增大,较小的气隙距离更适合于聚合物的表面改性;随着等离子体处理时间的增加,PI薄膜表面的接触角减小,而表面能增加。研究发现,等离子体处理在PI薄膜表面引入的-OH、-NH2等极性亲水基团以及刻蚀造成的粗糙度增加是其亲水性和表面能增加的主要原因。     

介质阻挡放电对聚苯乙烯表面改性研究

为了研究大气压空气等离子体对绝缘材料表面改性的影响,采用介质阻挡放电对聚苯乙烯进行了表面改性。通过接触角测量仪、扫描电镜、原子力显微镜和X射线光电子能谱对处理前后表面润湿性、结构形貌和化学成分的观测。结果表明:处理后表面润湿性改善,表面微结构形貌粗糙化,表面发生氧化和氮化。增加表面粗糙度和引入含氧、含氮高结合能官能团是改善材料表面润湿性的主要原因。     

纳秒脉冲介质阻挡放电特性及其聚合物材料表面改性

介绍了大气压空气下纳秒脉冲介质阻挡放电(DBD)的特性及其对聚酰亚胺(PI)材料表面进行的亲水性改善。利用单极性纳秒脉冲激发大气压空气中DBD,通过电气特性测量和发光图像拍摄研究了纳秒脉冲DBD的特性,获得了均匀模式的放电,并分析了气隙距离对放电特性和均匀性的影响。利用大气压下均匀放电改性PI薄膜表面,对改性前后的薄膜表面进行水接触角、表面形态和表面成分分析,并与丝状放电的改性效果进行了比较。结果表明单极性纳秒脉冲DBD电流呈双极性,放电电流、介质电压和瞬时功率等随气隙距离的增大而减小,窄间隙条件下易获得均匀放电。经DBD处理后PI表面粗糙度明显增加,静态水接触角明显减小,亲水性含氧基团被引入,从而改善了薄膜表面亲水性,且均匀放电比丝状放电处理效果更为显著。     

介质阻挡电晕放电用于聚丙烯薄膜的表面改性

聚丙烯薄膜浸渍特性是电力电容器的关键问题之一。为了改善聚丙烯薄膜的浸渍特性,采用低温等离子体技术对薄膜表面进行了改性研究。首先基于介质阻挡电晕放电原理制作了低温等离子体发生装置,研究了其放电的电学特性。然后利用该装置产生低温等离子体,应用于聚丙烯薄膜的材料表面改性处理。通过测量材料表面处理前后的表面化学元素、微观形貌和表面静态水接触角的变化,分析了等离子体处理对材料表面改性的影响。结果表明:聚丙烯薄膜经过等离子体改性处理后,表面的极性含氧基团数量增加到10%,静态接触角降低了30%,材料表面粗糙度和浸渍特性都有较大提高;其电学特性也发生了变化,处理之后聚丙烯薄膜的交流击穿电压提高了约12%。     

用于材料表面处理的空气中的均匀介质阻挡放电

为解决针对大气压下气体中尤其是空气中的介质阻挡放电为大量的细丝状放电组成造成的一些材料表面处理效果不均匀甚至在表面形成烧灼的小洞的问题,以及用介质阻挡放电的形式实现大气压下空气中的辉光放电非常困难,大大地限制了这种方法在工业领域的应用的状况,提出了一种能获得均匀介质阻挡放电的新方法。这种均匀放电的特性介于丝状放电和辉光放电之间,可用于织物和无纺布的表面处理,有效改善其可湿性。虽然其电特性与平行平板介质阻挡放电相似,但放电更加柔和,不会对试样造成破坏。它采用圆柱—平板电极结构,其中高压电极为内填金属粉末的介质管,接地电极为介质平板。与平行平板介质阻挡放电或金属圆柱—平板介质阻挡放电相比,这种结构放电的电流和温度分布都更为均匀。实验证明,这种放电可改善无纺布的可湿性而不会造成任何破坏,是一种很好的可用于对织物和无纺布进行表面处理的方法。     

高频交流激励表面介质阻挡放电特性及其应用

高频交流电激励表面介质阻挡放电在控制流动分离方面有重要应用,电压幅值与频率是关键的因素。为此,通过改变电压幅值及频率,获得了电流、电压波形,以及放电图像。并将研究表面介质阻挡放电特性激励器应用于S1223翼型,在风洞中进行了流动控制实验。实验表明:随电压幅值的增大,电流幅值及每mm激励器消耗功率增大,放电宽度以及放电亮度增加;频率改变几乎不影响暴露电极向植入电极一侧放电,频率增大却可以降低双侧放电强度;通过在翼型表面布置表面介质阻挡放电激励器,可以达到抑制翼型流动分离,提高翼型升力系数的效果;翼型攻角在0°~4°与10°~25°下等离子体对翼型升力系数均能起到增效作用,而且表面介质阻挡放电对流动分离的控制效果与电压幅值有关,该文实验条件下7 kV时对翼型升力系数的增效最大,可达61.8%。     

聚对苯二甲酸乙二酯薄膜表面亲水性的研究

用空气中介质阻挡放电(DBD)产生的常压低温等离子体对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜进行表面改性。通过扫描电子显微镜 (SEM)观察、接触角测量和X射线光电子能谱分析 (XPS)等手段研究了DBD处理前后PET的表面特性。试验结果表明 ,PET表面经DBD等离子体处理后 ,其表面微观样貌和表面化学成份均发生变化。经DBD处理10s后 ,PET的表面含氧量增加到35 % ,表面水接触角降到37°。     

基于表面电位测量的表面电荷反演计算

目前无法直接测量得到表面电荷分布,而必须根据测量结果进行复杂的表面电荷反演计算。为此,对表面电荷反演计算方法进行了研究。基于绝缘子表面电位测量,对日本学者Ootera等人提出的表面电荷反演计算方法进行了改进,将原先的对关联矩阵2次求逆简化为1次求逆。使用改进后算法,以直流电压下空气和SF6气体中盆式绝缘子表面电位的测量结果为算例,计算得到的自由电荷面密度空间分布与改进前算法的结果一致。与改进前算法相比,改进后算法进一步得到了绝缘子表面视在电荷与极化电荷的面密度分布,并发现同一气体环境下自由电荷与视在电荷面密度峰值有明显差异,空气中相差370pC/cm2,SF6气体中相差530pC/cm2。     

吊杆装置支撑端合理采用球-锥面/平面垫圈结构的论证

在陡河电厂850t/h(日立公司供)锅炉水冷壁吊挂中,它与我国传统的球-锥面垫圈结构性相比经济性的优点是明显的.这就需要对两种结构形式进行分析比较,确定两者的适用条件,以使支撑形式的选用在技术上是可行的,经济上是合理的.     

等离子体表面氟化处理环氧树脂及其沿面闪络特性研究

为加快绝缘子表面电荷消散,提升绝缘子沿面闪络电压,本研究提出了等离子体氟化改性技术,选用与绝缘子配方一致的环氧树脂试样,改变材料表面的处理时间,测试处理前、后试样的表面物理、化学及介电特性.结果表明:等离子体处理作为一种兼具表面物理改性及化学改性的方法,可以在试样表面引入亲水性基团,改变试样表面的浸润性,试样表面粗糙度随处理时间的增加呈先提高后降低的趋势,同时等离子处理可以在材料表面引入F元素,浅化表面陷阱,提升材料的表面电导率,减少表面电荷积聚;在选定参数下,处理9 min后,沿面闪络电压提升至最大值,威布尔分布计算表明提升了约37.17％;过长时间的等离子体表面处理会破坏材料结构,深化表面陷阱,降低表面电导率,降低沿面闪络电压.     

超憎水与低粘附力表面防覆冰可行性研究

通过对典型表面进行实验室低温箱人工气候室研究。实验现象表明,超憎水表面在低温高湿条件下发生显著劣变,丧失原有的超憎水性,但在对不同水平倾角的试验研究中发现,当超憎水表面水平倾角大于90°时,可表现出相对的防冰性能。低粘附力表面的研究表明,要使冰依靠自身重力脱离物体表面,冰与表面粘附力的大小在目前认识的最小粘附力表面的基础上还需下降1.5个数量级。     

由表面电导实现绝缘子污秽程度监测的可行性分析

输电线路绝缘子的表面电导率是衡量其积污程度最直接的物理参数。为实现绝缘子污秽的实时监测,利用自制的基于表面电导率的积污自动在线监测系统,监测在实验室环境下人工模拟大自然降雨冲刷绝缘子表面污秽的过程,研究其中不同污区等级下绝缘子表面电导变化规律和最大表面电导率与相应表征不同污区等级电导率标定值的等价关系。实验结果表明,设备所测绝缘子表面最大电导率y与标准污秽液电导率x具有很好的相关性,线性相关系数达到0.98,并得出二者关系的线性模型:y=0.0877x-3.3582。即可通过监测绝缘子表面电导率来反映其实际污秽程度,为绝缘子污秽的在线监测提供了可行的方法。     

在正极性操作波作用下介质表面滑闪火花的发展特性

本文着重讨论介质表面正极性滑闪火花放电发展的特性。通过试验发现在不同波头的正极性操作波下,滑闪火花通道内的平均电位梯度与其他因素几乎无关;火花平均发展速度仅随电压波头和间隙距离有很小的变化。     

Solar Surface 790

由Alcan Sirlgen GmbH公司生产的，Solar Surface 790可为聚光和放射光应用提供优质的基础设备，适合于要求高耐用性材料的应用领域。该产品作为光电或太阳能系统用于光生电压的反照板，可把接触到太阳光的面积化为更高的电力。     

表层非线性电导盆式绝缘子表面电荷分布与沿面放电特性

盆式绝缘子表面电荷积聚是影响直流气体绝缘输电管道(direct current gas insulated transmission line,DC-GIL)电场分布与沿面闪络的重要因素,因此探究绝缘子表面电荷积聚机理并提出调控方法,进而改善绝缘子沿面电场分布具有重要意义。该文搭建缩尺直流GIL绝缘子试验平台,研究不同Si C质量分数(23.1%、37.5%、47.4%)的非线性电导涂层对直流电压、金属微粒附着和极性反转工况下盆式绝缘子表面电荷分布与沿面闪络特性的影响规律。结果表明：环氧基Al₂O₃绝缘子的表面电荷极性取决于气固侧电流密度博弈结果,具有显著的场强依赖特性;非线性电导涂层可以自适应调控直流GIL绝缘子的表面电荷与沿面电场分布,显著提高不同工况下的沿面闪络电压。该文的研究结果为高可靠性直流GIL绝缘子的研发提供了一种潜在的解决方案。     

液氮中绝缘体表面形状对沿面闪络电压的影响

液氮环境下绝缘材料沿面闪络特性的研究是低温高压绝缘技术的重要内容,为得出有效增大爬电距离的方法,研究了液氮环境下绝缘材料的不同表面形状对沿面闪络电压的影响。通过实验测量了爬电距离均为10 mm的不同直径的圆柱形试品、不同斜面倾角的圆台形试品和折线形侧面试品在液氮中的沿面冲击闪络电压,并对试品的电场进行了仿真。实验结果表明:液氮环境中,圆柱型绝缘体直径增加,沿面闪络电压略有下降;不同形状的绝缘体沿面闪络电压有较大差异,其原因是表面形状改变了电场分布,三结合点处场强愈小,绝缘表面电位梯度愈均匀,沿面闪络电压愈高。     

等离子体射流快速改性促进表面电荷衰减

随着高压直流输电迅猛发展,绝缘材料在直流电压下表面电荷积聚现象严重威胁直流输电系统的安全可靠运行。为加快绝缘材料表面电荷的消散,采用大气压等离子体射流,以TEOS为前驱物,在环氧树脂表面沉积SiO_x薄膜。对改性前后材料表面化学组成、表面电导率、表面电荷特性、表面陷阱分布以及耐压特性进行多参数测量,研究等离子体射流改性前后环氧树脂表面特性。实验结果表明:等离子体处理在环氧树脂表面引入大量以Si-O-Si及Si-OH基团为主的无机基团,且表面电导率提高2个数量级。随着改性时间的延长,表面电荷的初始积聚量减少,消散速度加快,陷阱能级深度变浅;沿面闪络电压呈现先增后降的趋势,在改性180s时闪络电压提高到最高值9.0k V。研究结果表明:通过大气压等离子体射流在聚合物表面沉积薄膜能够提高环氧树脂绝缘性能,为其工程应用提供了有效的改性方法。