由SiO₂纳米粒子与LLDPE矩阵之间的增强相互作用诱导的改进的直流分解强度

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电气工程 电气工程
• 聚合物科学 聚合物科学

背景情况:

• 直流 (DC) 输电对于整合可再生能源和减少输电损失至关重要.
• 纳米粒子 (NP) 可以增强聚合物绝缘,但相互作用不良限制了它们的有效性.
• 改善NP-聚合物相互作用是实现工程应用中增强绝缘性能的关键.

研究的目的:

• 使用移植策略,增强纳米粒子 (SiO2-NPs) 和聚合物矩阵之间的相互作用.
• 为DC电力传输应用开发具有改进绝缘性能的新型纳米复合材料.
• 调查接种对聚合物内的NP分散和界面粘附的影响.

主要方法:

• 的NP被修改为3- ((methacrylyloxy) propyl-trimethoxysilane (MPS) 来引入活性组.
• 预照射的线性低密度聚乙烯 (LLDPE) 通过融混合在MPS-修改的SiO2-NP (MPS-SiO2-NP) 上接种.
• 使用FT-IR,XPS,TEM和风病学进行了表征,以确认成功的移植,分散和相互作用.
• 评估了由此产生的LLDPE-g-MPS-SiO2-NPs纳米复合材料的直流分解强度.

主要成果:

• 通过FT-IR和XPS.成功地将MPS接种到SiO2-NPs上,随后通过FT-IR和XPS.确认了LLDPE的接种.
• 在LLDPE矩阵中,TEM显示了更均的修改NP分布.
• 风病学表明MPS-SiO2-NP和LLDPE之间的相互作用显著改善.
• 与传统改性材料相比,纳米复合材料具有更高的直流分解强度,在30°C时达到525kV/mm,在70°C时达到372kV/mm,增加了0.1%的NP.

结论:

• 接种策略有效地增强了NP和聚合物矩阵之间的界面相互作用.
• 开发的LLDPE-g-MPS-SiO2-NPs纳米复合材料显示了显著改善的直流分解强度.
• 这些发现为开发用于高压直流电力传输系统的先进绝缘材料提供了有希望的方法.