高导热绝缘聚合物纳米复合材料的研究现状

绝缘材料的热管理能力在电气装备、电子器件的性能、寿命和稳定性方面发挥着至关重要的作用。近些年,高功率密度和高集成已成为电气设备和电子器件的发展方向,单位体积内所产生的热量越来越高,良好的散热能力就成为保证其长时间稳定运行的关键因素。因此高导热绝缘聚合物纳米复合材料的研究备受关注。为此,综述了导热填料的种类、特性及其在制备导热绝缘纳米复合材料中的应用,特别关注了通过控制聚合物复合材料的微观结构,如控制导热填料取向、双阈渗结构、纳米填料自组装形成连续导热网络等方法。最后,建议利用纺丝方法将导热纳米材料有效串联起来构筑高导热通路(简称热线),从而实现定向高导热柔性绝缘材料,也展望了高导热绝缘聚合物纳米复合材料未来的发展方向。     

填充型高导热绝缘材料研究综述

本文主要针对电子元器件用导热绝缘材料的导热能力差而影响元器件工作效率与使用寿命的情况,详细介绍了导热填料、聚合物基体以及两者间的界面处理对绝缘材料导热性能的影响,综述了高导热绝缘材料在相关领域的应用状况,最后指出了填充型高导热绝缘材料在研究中存在的问题,并对其今后的研究方向进行了展望。     

高导热环氧树脂复合电介质研究现状

环氧树脂凭借其优异的电气、加工及粘结性能而广泛应用于电子与电气领域,但其导热性能极差。随着电子电路和电力设备向集成化与小型化发展,散热问题越来越成为制约设备使用寿命和安全稳定运行的关键因素之一。因此高导热环氧树脂材料的研究成为了一个挑战。本文在介绍环氧树脂复合电介质导热微观机理的基础上,对影响材料导热性能的各方面因素进行了总结。同时,对高导热环氧树脂复合电介质的电气性能研究现状进行了综述,对高导热材料的耐电痕特性进行了详细阐述。最后,展望了兼具高导热、优异绝缘性能的环氧树脂复合电介质未来的发展方向。     

高导热聚合物基复合材料研究进展

电子与电力设备的不断集成化、小型化及大功率化带来了越来越严重的发热问题,实现高效的散热成为提高设备性能和延长其使用寿命的重要手段。拥有优异的电气、力学性能及低廉的价格而广泛应用于各类电子与电力设备中的聚合物材料,则因此成为了未来高导热材料的研究重点。在阐述聚合物材料微观导热机理的基础上,总结复合材料导热性能的影响因素(尤其是复合材料的界面特性)。特别地,针对目前广泛关注的微观导热结构设计的研究进展进行了重点描述。同时,综述高导热聚合物基复合材料的电气性能研究状况。最后,对未来应用于电子与电气领域的高导热聚合物复合材料的发展方向进行了展望。     

国内外高导热主绝缘材料的现状及发展动向

随着大功率电气、电子产品的快速发展,必然出现越来越多的发热问题,产生的热量又会引发产品的功效降低,使用寿命缩短及造成多种事故等问题。因此采用有效的方法解决结构散热和研制高导热的材料成为当务之急。     

高导热环氧树脂基复合绝缘材料及其在金属基覆铜板中的应用

本文介绍了高导热环氧树脂基复合绝缘材料的导热机理和研究现状,提出了高填充率低黏度环氧树脂基复合材料的制备方法,重点探讨了填料表面改性处理及混配、液晶环氧应用和电场调控填料有序配置等关键技术问题,对比分析了高导热环氧树脂基复合材料与普通环氧树脂的导热性能。最后对金属基覆铜板用高导热环氧树脂基复合绝缘材料的发展方向和应用前景进行了展望。     

填充型环氧树脂基导热绝缘复合材料研究进展

简要介绍填充型环氧树脂基绝缘材料的导热机理,重点从填料种类、物料配比以及新技术新方法的角度概述了近几年填充型环氧树脂基导热绝缘复合材料的研究进展,简述了填料表面处理对其导热性能的影响。并对填充型环氧树脂基导热绝缘复合材料新的发展方向进行了展望。     

填充型树脂基导热绝缘复合材料的研究及应用进展

综述了填充型树脂基导热绝缘复合材料的研究现状,介绍了该材料的制备方法及其在电机及封装等领域的应用情况,总结了影响填充型树脂基导热绝缘复合材料导热性能的主要因素,并展望了高导热绝缘复合材料的发展方向。     

导热聚酰亚胺绝缘薄膜材料的研究进展

随着先进电子及高频通信技术的发展,聚酰亚胺薄膜作为重要的聚合物绝缘材料面临越来越高的导热性能要求.传统聚酰亚胺薄膜的本征导热系数较低,无法满足电子元器件的快速散热需求.近年来,研究人员对导热聚酰亚胺薄膜材料开展了大量研究,通过加入无机导热填料获得了具有良好导热性能的聚酰亚胺基复合薄膜.本文综述了国内外在导热聚酰亚胺绝缘薄膜材料方面的最新研究进展,详细讨论了聚酰亚胺/导热填料复合薄膜的导热行为,系统阐述了导热性能的影响因素,包括填料类型、尺寸、加入量、填料与基体的界面相互作用等,并对高性能聚酰亚胺基导热绝缘薄膜材料面临的技术挑战进行了总结与展望.     

聚合物绝缘与功能电介质材料的若干研究热点述评

电力设备及电子器件的发展需要高性能的绝缘与功能电介质作为支撑,高储能密度聚合物绝缘材料、导热绝缘聚合物绝缘材料以及非交联型高压交/直流电缆绝缘材料等是近期绝缘与功能电介质材料领域的研究热点,本文对上述三个研究热点在国内外的主要研究进展进行了综述,并展望了未来的发展方向。     

全环氧固封高频变压器散热优化设计研究

全环氧固封高频变压器采用环氧树脂固体绝缘材料实现设备整体绝缘,可大幅降低设备体积。考虑到环氧树脂导热性能较差,高频变压器内部热量难以散出,提出在高频变压器铁芯与低压绕组之间加散热水管的散热方法,有效降低其运行温度。以10kV全环氧固封高频变压器为研究对象,分析计算了铁芯损耗和绕组损耗,搭建了损耗试验平台,将计算结果与试验结果进行对比,验证了损耗计算的准确性。以高频变压器损耗作为热源,建立了温度场仿真模型,分析了水流量、水管材质和环氧树脂导热系数等因素对水冷散热效果的影响规律,指导高频变压器的散热设计。10kHz/200kVA样机温升试验结果与仿真结果误差为2.7%,验证了仿真模型的准确性和散热方式的有效性,支撑了全环氧固封高频变压器的工程化应用。     

高导热填充材料对高压电缆接头温度的影响

高压电缆接头是线路中的热点位置,限制着线路载流量的提升。为了探究加装保护盒以及保护盒内填充不同材料对电缆接头导体温度的影响,搭建了高压电缆接头的大电流温升试验平台,对比分析了电缆接头未装保护盒、加装保护盒、保护盒内填充传统密封胶,以及保护盒内填充高导热材料4种情况的试验数据。结果表明,相比于未装保护盒的情况,加装保护盒不会显著恶化电缆接头的散热环境。但是在保护盒内填充传统密封胶后严重阻碍电缆接头的散热,相比于未装保护盒时压接管的温度升高了8.1℃。保护盒内填充高导热材料后,压接管的温度显著下降。相比于未装保护盒的情况,其导体温度仅升高了2℃,大大增强了电缆接头的散热能力。     

基于电芯温差优化的热管理设计

电芯大倍率充放电,采用液冷进行散热时,会在电芯冷却方向上产生较大温度梯度.基于减少冷却方向温差的目的,通过在已有电芯大面添加散热铝片和石墨烯两种高导热材料的方式,以及优化处于设计阶段电芯的尺寸和直接提高导热系数的方式来提高单电芯在冷却方向上的导热速率.并通过仿真手段研究了上述方式对电芯冷却方向上温差的影响,结果显示:对于三元软包电芯,每个电芯添加一片散热铝片及两片石墨烯时,冷却方向上温差降幅达42％;对于三元方形电芯,每个电芯添加两片石墨烯时,温差降幅达24％.若同时优化处于设计阶段的三元软包电芯的尺寸和导热系数,温差降幅可达75％.     

导热界面材料与强制风冷在储能模组内的应用

为探索导热界面材料与强制风冷冷却在锂离子储能电池模组中的应用模式,分析了导热界面材质的特性以及工程应用模式,并通过对比实验验证得到测试结果。研究结果表明：在某些中高倍率应用场景下,可以使用导热界面材料和强制风冷冷却双管齐下的散热方式;利用导热界面材质良好的填充效应可以提升锂离子电池模组的散热能力,可为储能电池模组热管理系统设计提供理论依据。     

大型发电机高导热绝缘材料的研究进展与应用前景

高导热(HTC)绝缘材料是高电压绝缘研究中比较重要的方向,具有较大的发展和应用空间。首先介绍了国内外高导热绝缘材料的发展状况,国内主要研究多胶HTC绝缘材料,但是研究进展缓慢,主要应用在小电机上;国外主要研究少胶VPI(Vacuum Pressure Impregnating)高导热绝缘材料,已有在大型机组上应用的实例。其次针对国内多胶HTC绝缘材料存在的一些关键问题进行了分析,并提出了具体的解决措施。最后介绍了哈尔滨电机厂采取新型技术方案研制多胶HTC绝缘材料,该新型技术方案可行性强,能解决多胶HTC绝缘一直存在的击穿及电老化性能不过关的问题。     

直流电压下环氧绝缘材料电气性能对电荷积聚的影响

为研究环氧绝缘材料电荷积聚过程的影响因素,减少材料表面电荷积聚效应,采用高阻计对直流电压下环氧绝缘材料不同时间点的体积电阻率和表面电阻率等关键电气性能进行测量,并采用直流试验装置,借助电容探头法进行直流高压下的表面电荷测量。通过相关理论研究,获得了环氧绝缘材料电阻率随直流电压作用时间的关系,建立了环氧绝缘材料电气性能与电荷积聚的关系,并明确了环氧绝缘材料电气性能的改进措施,对于减少直流电压下,环氧绝缘材料的表面电荷积聚,提高输变电设备直流绝缘子运行可靠性具有实际意义。     

纳米填料对聚合物介电性能的影响

聚合物基纳米复合材料作为电介质和电气绝缘材料在电力电子技术领域有着广泛的应用前景。在综合国内外近年来公开发表的相关文献基础上,对无机纳米粒子的填充对聚合物材料在击穿强度、体积电阻率、介电性能以及耐电晕等方面的研究进展进行了评述,并指出今后研究的方向。     

耐高压绝缘材料的研究现状及进展

从高导热、耐高温、环保型、纳米颗粒改性等方面对国内外耐高压绝缘材料的研究现状和进展进行了综述。高导热、耐高温绝缘材料方面国外多家知名公司保持着领先优势,国内虽取得较多的成果,其产品仅适用于中小型高温电机,不能满足高压大电机的使用要求。环保型绝缘材料方面,通过提高绝缘漆中的固体含量和降低粘度,减少有毒溶剂的含量,或用无毒溶剂及水代替,以达到环保要求。生物可降解绝缘材料及环境降解绝缘材料的可行性方面也进行了探索性试验。利用无机纳米粒子改性电气绝缘材料,不但能大幅度提高绝缘材料耐压和耐电晕等方面的性能,还提高了电机的使用寿命。     

石墨烯复合绝缘结构的轮毂电机定子散热能力研究

轮毂电机的效率和稳定性对新能源汽车的品质起着决定性的作用.轮毂电机工作空间紧凑,温升直接决定着轮毂电机的工作效率及寿命,因此研究轮毂电机的散热能力至关重要.以75 kW外转子轮毂电机为例,建立了电机三维物理模型,对该轮毂电机额定工况下的损耗和发热量进行了计算,并计算出轮毂电机各部分的导热系数及换热系数.对比了3种环氧树脂复合材料的导热性能以及电气绝缘性能,最终选定了氧化铝@石墨烯/环氧树脂复合材料作为本文研究电机的绝缘结构材料.对比分析了绝缘结构分别采用普通绝缘材料以及石墨烯复合绝缘材料的定子温度分布,通过对定子铁心关键位置特征点温度分布的提取,揭示了两种材料条件下轮毂电机各特征点沿轴向温度分布规律,研究表明:石墨烯复合材料能够显著增强轮毂电机定子散热能力.     

高温作用对电气绝缘材料寿命的影响

温度,是对电机和电器的寿命在很大程度上产生影响的基本气候因素之一。导线温度的增加,能引起跟它接触的电气绝缘材料的温度的增加,而电气绝缘材料性能的好坏,在很大程度上是依赖于温度的。提高了的温度,能导致绝缘材料的物理和化学性能的变化,因而也就是导致它们的机械和电气性能的变化。 由于过高温度的作用,而引起的电器的损坏,常出现在超过了临介温度,因而对采用的材料的性能变化产生了影响或加速了其变化过程。对设备的寿命和可靠性有很大影响的是设备的构成元件的绝缘状况。