基于扫描热显微技术的氮化硼/低密度聚乙烯复合材料界面导热性能研究

导热高分子复合材料基体和填料形成的界面会影响复合材料整体的导热性能.然而受到传统测试技术的限制,很难从微观角度更深入地研究界面导热机理.本文利用扫描热显微镜(SThM)研究了氮化硼(BN)/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的界面导热机制,对BN/LDPE复合材料的界面热学性质进行了定量分析,并通过有限元仿真模拟了SThM的测试过程,揭示了无机-有机界面处的界面热传导过程.结果表明:随着BN颗粒含量的增加,复合材料的热导率也随之提高.当BN的质量分数达到20％时,复合材料的热导率提高了约22％.采用SThM得到了微纳尺度样品形貌和反映热学性质的电压分布图像,发现BN/LDPE复合材料的热导界面宽度为150～200 nm.在两个BN颗粒相互接触的地方,显示高导热区间增大,热导界面宽度变化较小.通过测试标样获得了热导率与输出电压平方的拟合关系曲线,并计算得到BN/LDPE复合材料的界面热导率为0.33～39.81 W/(m·K).仿真结果表明探针针尖能够区分填料、界面以及基体,复合材料的导热性能随着界面宽度和热导率的增大而提高.     

1100kV GIS绝缘子固化过程应力分布仿真研究

为减小环氧树脂基复合材料绝缘子在固化过程中产生的残余应力,提升绝缘子力学性能,需对绝缘子复杂的固化过程进行研究。该文以实际的1100kV GIS盆式绝缘子为参照,通过有限元方法建立温度–固化–应力多物理场耦合模型。仿真模拟固化成型过程中盆式绝缘子的温度、固化度、应力分布,并分析三者的变化趋势以及相互影响关系。结果表明：在固化前期存在着剧烈的交联反应;降温阶段,中心嵌件附近产生的最大范式应力值为34.1MPa,离约束较远的区域附近应力值不超过5MPa;盆式绝缘子3个典型位置的温度、固化度、应力分布曲线说明,绝缘子固化产生的应力主要来源于固化阶段的化学收缩和降温阶段的冷缩效应产生的变形倾向被限制约束;二次固化工艺考虑了凝胶点,不仅在中心嵌件处减少约2MPa的残余应力,还兼顾了绝缘件的固化度水平和合适的生产周期。所得结果可为优化绝缘子的生产工艺提供理论指导。     

KPFM在电介质电荷行为研究中的应用

开尔文探针力显微镜（KPFM）是一种以纳米级分辨率对材料表面进行电势测量的重要工具，由于其对材料表面电荷的敏感性，近年来在电介质电荷行为研究中获得了广泛应用。本文介绍了KPFM的原理，归纳了KPFM应用于电介质中电荷行为的最新研究进展，重点分析了电介质中表面、界面电荷的扩散、迁移机制，还对KPFM在无机材料、纳米复合材料、铁电材料等典型电介质中的应用研究进行了综述。