外电场下交联聚乙烯电介质材料分子结构变化及其电老化微观机理研究

外电场下交联聚乙烯电介质材料分子结构变化及其电老化微观机理研究

论文摘要

为了从微观角度分析交联聚乙烯(XLPE)材料的电树枝老化,本文采用分子模拟方法计算并优化得到了XLPE分子结构.沿着聚乙烯链施加不同大小电场强度,分析交联聚乙烯分子的几何结构、偶极矩、极化率、电荷分布、前线轨道能量和红外光谱变化规律.计算结果表明,随着外电场的增大,交联聚乙烯分子红外光谱发生较大变化;当外施电场达到0.026a.u.后,红外光谱图中出现虚频,表明分子空间结构不再稳定,易发生断键;另外从前线轨道图的变化可以看出断键现象最先发生在交联聚乙烯链端部;沿着电场方向,原子所带电荷量由交联处向端部转移,当外施电场达到0.029a.u.后,链端部的C-H和C-C键断裂产生H·和CH3·自由基.游离的自由基会形成空间电荷并发生积聚,产生局部较大场强,从而进一步影响交联聚乙烯链的空间结构.而电介质内部微观特性的变化必定会导致交联聚乙烯材料绝缘性能的下降,这些变化对揭示交联聚乙烯电缆电树枝形成的微观规律具有重要研究意义.

论文目录

  • 1 引 言
  • 2 交联聚乙烯分子模型的搭建
  • 3 分子模拟理论与计算方法
  • 4 模拟结果与分析讨论
  •   4.1 外电场下分子总能量和轨道能量的变化情况
  •   4.2 外电场下分子偶极矩和极化率的变化情况
  •   4.3 外电场下各原子所带电荷分布规律
  •   4.4 不同电场强度下交联聚乙烯分子红外光谱图变化
  •   4.5 外电场下交联聚乙烯分子结构的破坏情况
  •   4.6 外电场下自由基对交联聚乙烯分子链的影响
  • 5 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 李亚莎,花旭,代亚平,刘志鹏,王成江

    关键词: 交联聚乙烯材料,外电场,空间电荷,自由基,分子模拟

    来源: 原子与分子物理学报 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 有机化工

    单位: 三峡大学电气与新能源学院

    基金: 国家自然科学基金(51577105),三峡大学学位论文培优基金(2017YPY038)

    分类号: TQ325.12

    页码: 413-420

    总页数: 8

    文件大小: 1475K

    下载量: 297

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