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高压直流电缆用纳米碳纤维/EVA复合半导电材料电性能研究

作　者: 董红周
导　师: 郝春成
学　校: 青岛科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 纳米碳纤维镍沉积复合材料介质损耗因数相对介电常数
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

高压直流输电是解决远距离电力传输的研究方向之一,绝缘材料的发展推动了高压直流输电技术的提高。本论文将纳米碳纤维取向分散到聚合物中,并初步研究了材料的介电性能,希望纳米碳纤维的取向分散能够在直流输电电缆中有所应用。论文首先对纳米碳纤维进行表面改性,在纤维表面沉积镍纳米层,实现纳米碳纤维的表面金属化。通过检测发现,改性后的纳米碳纤维表面沉积了一层约8nm的镍层,镍层上附着部分团聚纳米镍颗粒。随着改性中使用的NiCl₂溶液浓度增大,镍层上附着的团聚的纳米镍颗粒越来越多;改性过程中的纤维分散方式对纤维形貌也有影响,超声分散效果比机械搅拌效果好,得到的纤维表面团聚颗粒较少。将表面改性后的纳米碳纤维在磁场的作用下分散到EVA中,通过观察可看到纤维的取向。分析纳米碳纤维/EVA介电谱,取向复合与非取向复合样品的介电性能发生变化。纳米碳纤维掺杂浓度为0.1wt%和0.5wt%时,取向复合材料比非取向复合材料的相对介电常数低,掺杂浓度为1.0wt%和5.0%wt时,取向复合材料比非取向复合材料的相对介电常数高;掺杂浓度为1.0wt%和5.0wt%时,低频区取向复合材料介质损耗因数高于非取向复合材料,高频区取向复合材料介质损耗因数低于非取向复合材料。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章前言  8-27
  1.1 电力电缆简介  8
  1.2 直流输电  8-10
    1.2.1 直流输电的优缺点  8-10
    1.2.2 直流输电电缆  10
  1.3 空间电荷  10-12
    1.3.1 空间电荷  10-11
    1.3.2 空间电荷的来源  11
    1.3.3 空间电荷的抑制  11-12
  1.4 纳米碳纤维  12-15
    1.4.1 纳米碳纤维简述  12
    1.4.2 纳米碳纤维表面改性处理  12-13
    1.4.3 纳米碳纤维表面化学镀镍技术  13-15
    1.4.4 碳纤维镀镍技术改进  15
  1.5 微波化学简介  15-18
    1.5.1 微波的特性  15-17
    1.5.2 传统加热与微波加热的比较  17
    1.5.3 微波在纳米材料合成中的研究进展  17-18
  1.6 介电谱  18-25
    1.6.1 绝缘材料的介电性能  19
    1.6.2 复介电常数  19-22
    1.6.3 电介质的极化特性  22-24
    1.6.4 电介质的损耗  24-25
  1.7 本论文研究目的及意义  25-27
第二章微波辅助化学法碳纤维表面镍沉积  27-36
  2.1 实验部分  27-31
    2.1.1 实验试剂及仪器  27-28
    2.1.2 纳米碳纤维预处理工艺  28-30
    2.1.3 微波辅助加热法镍沉积  30
    2.1.4 分析测试手段  30-31
  2.2 实验结果与讨论  31-35
    2.2.1 表面改性纳米碳纤维的XRD 表征  31-32
    2.2.2 表面改性纳米碳纤维的SEM 表征  32-33
    2.2.3 表面改性纳米碳纤维的TEM 表征  33-34
    2.2.4 溶液浓度对纳米碳纤维表面形貌的影响  34
    2.2.5 分散方法对纳米碳纤维表面形貌的影响  34-35
  2.3 本章小节  35-36
第三章纳米碳纤维/EVA 的取向复合及其电性能测试  36-51
  3.1 实验部分  36-37
    3.1.1 实验试剂及仪器  36-37
    3.1.2 实验方法  37
  3.2 实验结果与讨论  37-49
    3.2.1 纳米碳纤维在溶液中的取向  37-38
    3.2.2 纳米碳纤维在聚合物中的溶液共混复合  38-39
    3.2.3 纳米碳纤维在聚合物中的熔体共混复合  39-40
    3.2.4 相对介电常数分析  40-43
    3.2.5 介质损耗因数分析  43-49
  3.3 本章小节  49-51
结论  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
攻读学位期间发表的学术论文目录  58-59

高压直流电缆用纳米碳纤维/EVA复合半导电材料电性能研究

内容摘要

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