SF_(6)替代绝缘气体的虚拟筛选与分子设计综述

作     者：张咪 高克利 侯华 王宝山 ZHANG Mi;GAO Keli;HOU Hua;WANG Baoshan

作者机构：武汉大学化学与分子科学学院武汉430072 中国电力科学研究院有限公司北京100192 

出 版 物：《高电压技术》 (High Voltage Engineering)

年 卷 期：2023年第49卷第7期

页      面：2816-2830页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFB2401400) 

主　　题：SF_(6)替代气体 多维度构效关系模型 虚拟筛选 分子设计 量子化学 

摘      要：采用新型环保绝缘气体替代SF_(6)是电力行业发展的必然趋势,也是助力碳达峰、碳中和的关键举措。该文综述了筛选与设计环保替代气体所面临的挑战及最新进展,从理论计算角度详细阐述了绝缘强度、液化温度、温室效应、安全性能(毒性、可燃性)、灭弧特性等构效关系模型,对比分析了各种理论模型的优缺点,指出现有理论模型所面临的主要问题,模型严重依赖于训练集实验数据且描述符的物理图像不明确,并提出了相应的改进方向,即开展多类型气体的系统性实验研究以及针对气体放电、液化、温室效应、致毒、燃烧、灭弧等过程的微观化学机理研究。同时探讨了多维度构效关系模型在SF_(6)替代气体的高通量虚拟筛选以及合理化分子设计方面所发挥的重要作用及其局限性。指出了各维度之间的相关性及相互制约关系仍不明确,这是导致至今仍未发现综合性能全面超越SF_(6)新气体的重要原因,提出了化学键杂化与官能团取代两种新型环保绝缘气体分子结构设计方法,获得了包含分子结构设计与性能评估、实验室合成与测试、工业制备与电气应用等关键步骤的新型环保绝缘气体创新技术路线,为加快电气设备中SF_(6)的完全替代提供理论依据。