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电缆绝缘材料交联聚乙烯的老化及寿命调控

物理学报 2024年第7期73卷 28-39页

作者：王江琼李维康张文业万宝全查俊伟北京科技大学化学与生物工程学院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京智慧能源研究院北京102211 北京科技大学顺德创新学院佛山528300

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)因其优异的力学性能和绝缘性能广泛应用于电力电缆领域中,但在高压电缆的运行过程中XLPE不可避免会受到电老化、热老化和电-热联合老化的影响,使得材料的性能和寿命下降,因此需要对XLPE的老... 详细信息

交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)因其优异的力学性能和绝缘性能广泛应用于电力电缆领域中,但在高压电缆的运行过程中XLPE不可避免会受到电老化、热老化和电-热联合老化的影响,使得材料的性能和寿命下降,因此需要对XLPE的老化性能和使用寿命进行调控.本文介绍了XLPE的结构特性和交联机理,系统分析了其老化过程及影响机制,并概述了接枝、共混和纳米粒子改性等调控策略,同时基于寿命评估模型探究了XLPE因老化而导致的寿命衰减问题.最后,展望了调控XLPE电缆绝缘材料使用寿命策略的未来方向,为XLPE电缆绝缘材料的进一步改进和长期稳定运行提供理论指导.

关键词：交联聚乙烯交联机理耐老化性能长寿命

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三明治结构柔性储能电介质材料研究进展

物理学报 2024年第2期73卷 2-13页

作者：李雨凡薛文清李玉超战艳虎谢倩李艳凯查俊伟聊城大学材料科学与工程学院聊城252059 北京科技大学化学与生物工程学院北京100083

聚合物电介质材料因其高功率密度、耐击穿、安全柔韧、易加工和自愈性等特点,被广泛应用于智能电网、新能源汽车、航空航天、国防科技等领域.其中,基于三明治结构设计获得具有更高储能密度和储能效率的柔性电介质材料成为近年来聚合物... 详细信息

聚合物电介质材料因其高功率密度、耐击穿、安全柔韧、易加工和自愈性等特点,被广泛应用于智能电网、新能源汽车、航空航天、国防科技等领域.其中,基于三明治结构设计获得具有更高储能密度和储能效率的柔性电介质材料成为近年来聚合物储能电介质领域的研究热点和常用策略.本文从电介质的材料构成、结构设计以及制备方法等角度综述了基于三明治结构聚合物电介质薄膜在储能密度提升方面的研究进展,阐述了三明治结构电介质材料性能调控的微观机制和协同增强机理,并展望了其发展趋势和应用前景.

关键词：柔性三明治储能电介质研究进展

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自修复硅橡胶的设计与修复机理

聊城大学学报(自然科学版) 2024年

作者：向鹏程查俊伟北京科技大学化学与生物工程学院北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心

硅橡胶具有优异的耐温性、耐腐蚀和耐辐射性等性能，广泛应用于电子、航空航天和汽车工业等诸多领域。在长期使用过程中硅橡胶会受到各种因素的破坏，导致材料性能降低，严重影响材料的可靠性和使用寿命。本征型自修复硅橡胶能够通过分... 详细信息

硅橡胶具有优异的耐温性、耐腐蚀和耐辐射性等性能，广泛应用于电子、航空航天和汽车工业等诸多领域。在长期使用过程中硅橡胶会受到各种因素的破坏，导致材料性能降低，严重影响材料的可靠性和使用寿命。本征型自修复硅橡胶能够通过分子之间的可逆键来修复损伤。由于键的动态可逆性使其可以反复断裂和重组，因此本征型自修复硅橡胶无需添加任何修复剂可以实现多次修复。本文从本征型自修复硅橡胶的制备条件和修复条件两个方面进行展开，深入探讨了不同交联网络的硅橡胶的结构设计、修复条件、修复机理和优缺点，并对其今后的发展进行了展望。

关键词：硅橡胶交联方式自修复交联网络修复条件

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纳米电介质电-热特性专题编者按

物理学报 2024年第2期 7-7页

作者：查俊伟

21世纪以来,我国经济社会持续快速发展,电力和电气化需求进入了高速增长期,这前所未有地使介电材料成为世界舞台上的焦点.介电材料是电容器、电力电子、微电子、嵌入式集成电路、电缆和发电机等的关键组成部分.其中,纳米电介质属于一类...

21世纪以来,我国经济社会持续快速发展,电力和电气化需求进入了高速增长期,这前所未有地使介电材料成为世界舞台上的焦点.介电材料是电容器、电力电子、微电子、嵌入式集成电路、电缆和发电机等的关键组成部分.其中,纳米电介质属于一类“具有纳米结构的多组分电介质材料”,

关键词：

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高导热聚酰亚胺电介质薄膜研究进展

物理学报 2022年第23期71卷 155-172页

作者：查俊伟王帆北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

电子器件高度薄型化、多功能化和集成化的时代,不可避免地会导致复合材料内部的热量积累,严重影响设备的稳定运行和使用寿命,如何实现电介质材料快速且高效的导热散热已成为影响电子设备发展的关键问题.传统聚酰亚胺本征导热系数较低,... 详细信息

电子器件高度薄型化、多功能化和集成化的时代,不可避免地会导致复合材料内部的热量积累,严重影响设备的稳定运行和使用寿命,如何实现电介质材料快速且高效的导热散热已成为影响电子设备发展的关键问题.传统聚酰亚胺本征导热系数较低,限制了在电气设备与智能电网等领域中的应用,发展新型高导热聚酰亚胺电介质薄膜材料成为国内外研究重点.本文介绍了复合材料的热传导机制,概述了近年来导热聚酰亚胺薄膜的研究进展与发展现状,重点讨论了导热填料、界面相容、成型工艺对材料导热系数的影响,最后结合导热聚酰亚胺复合电介质材料未来发展的需要,对研究中存在的一些关键科学技术问题进行了总结与展望.

关键词：聚酰亚胺热导率导热填料复合材料

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动态可持续聚酰亚胺电介质材料应用与进展

工程科学与技术 2023年第3期55卷 30-39页

作者：万宝全查俊伟北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

聚酰亚胺(PI)电介质兼具优异的电气和机械性能以及高热、化学稳定性,被广泛应用于电力、电子设备的生产制造,是绝缘材料的重要组成部分。近年来,随着绿色能源和可持续发展的需求,社会发展更加需要材料在损伤后能够修复、回收等,以实现... 详细信息

聚酰亚胺(PI)电介质兼具优异的电气和机械性能以及高热、化学稳定性,被广泛应用于电力、电子设备的生产制造,是绝缘材料的重要组成部分。近年来,随着绿色能源和可持续发展的需求,社会发展更加需要材料在损伤后能够修复、回收等,以实现再利用。然而,由于PI自身分子结构具有超强的稳定性,分子链在低温条件下难运动,难以实现损伤后的主动修复、回收。因此,必须从本征分子结构角度出发,设计开发适用于PI的新型可逆分子结构来实现材料的动态特性。基于此,本文综述了以PI为基体的回收、修复等动态问题的研究,重点介绍目前动态PI的制备方法、发生动态反应的条件及评估多种损伤形式之间的关系;总结了自修复PI电介质材料,包括共混、共聚及设计制备新型结构单体等工艺手段实现材料的修复特性,以及自修复PI当前的发展现状及面临的困难与挑战;概述了可降解、可回收PI材料的设计制备,通过动态共价键和动态交联网络择优实现PI电介质的回收,对于目前动态PI体系中存在的问题及未来研究方向进行了总结和展望:可以使用新型动态交联剂结合微量有机或无机物料的复合实现PI材料的动态特性和综合性能的协同提升;通过改善工艺或选择动态交联剂实现PI单体和交联剂粉末级别回收,有效避免降解催化剂的影响;需要进一步设计新型功能性单体,从分子结构水平实现可逆以解决PI修复、降解、回收难的问题。

关键词：聚酰亚胺电/机械损伤动态反应可持续发展

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聚偏氟乙烯基复合材料储能特性优化策略

物理学报 2023年第1期72卷 318-330页

作者：查俊伟查磊军郑明胜北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

介质电容器具有充放电速率快、低损耗以及柔性易加工等优点,广泛应用于电子电力系统中的关键储能器件,但介质电容器储能密度较低,难以适用于现阶段电气工程更高的应用需求,聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物因具有较高的介电常数与较高的击穿强... 详细信息

介质电容器具有充放电速率快、低损耗以及柔性易加工等优点,广泛应用于电子电力系统中的关键储能器件,但介质电容器储能密度较低,难以适用于现阶段电气工程更高的应用需求,聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物因具有较高的介电常数与较高的击穿强度得到广泛关注,因此本文着重介绍了以PVDF为基体的储能复合材料,归纳和讨论包括介电常数、击穿强度和充放电效率3个提高储能密度的机理及其优化策略.最后对高储能PVDF基复合材料现阶段存在的问题以及将来所需要研究的重点进行总结与展望.

关键词：介质电容器聚偏氟乙烯复合材料储能密度

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耐电晕聚酰亚胺薄膜研究进展

电工技术学报 2023年第5期38卷 1190-1205页

作者：张镱议赵梓炜刘捷丰查俊伟广西大学广西电力输配网防雷工程技术研究中心南宁530004 北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

聚酰亚胺因其耐电晕性能不足严重缩短了复杂工况下的使用寿命,纳米改性技术的应用为耐电晕聚酰亚胺薄膜的研发提供了新的发展方向。该文首先从耐电晕机理出发,综述了电晕下聚酰亚胺的老化进程;然后从材料的介电特性、电导特性、陷阱特... 详细信息

聚酰亚胺因其耐电晕性能不足严重缩短了复杂工况下的使用寿命,纳米改性技术的应用为耐电晕聚酰亚胺薄膜的研发提供了新的发展方向。该文首先从耐电晕机理出发,综述了电晕下聚酰亚胺的老化进程;然后从材料的介电特性、电导特性、陷阱特性、界面效应及热导率等性能参数分析了提升复合聚酰亚胺耐电晕性能的策略;最后针对当前耐电晕聚酰亚胺薄膜研究存在的问题进行了总结,并对未来发展方向做出了展望,以期实现具有优异耐电晕性能聚酰亚胺薄膜的研发。

关键词：聚酰亚胺纳米改性电晕老化耐电晕性

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非线性电导聚合物材料研究进展

高电压技术 2023年第2期49卷 461-471页

作者：张镱议马海帮王倩刘捷丰查俊伟广西大学广西电力输配网防雷工程技术研究中心南宁530004 西安理工大学电气工程学院西安710048 北京科技大学化学与生物工程学院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

空间复杂辐射环境料可以保证正常情况(弱带电时)下的高绝缘性能,又能在高场强下以暂态高电导释放介质内部危险电下,高能带电粒子引起的航天器介质深层充放电效应是导致航天器故障的主要因素之一。研究表明,具有非线性I-U特性的复合材料... 详细信息

空间复杂辐射环境料可以保证正常情况(弱带电时)下的高绝缘性能,又能在高场强下以暂态高电导释放介质内部危险电下,高能带电粒子引起的航天器介质深层充放电效应是导致航天器故障的主要因素之一。研究表明,具有非线性I-U特性的复合材料可有效抑制航天器介质深层充放电。为此分析了非线性电导复合材料用于抑制航天器介质深层充放电的可行性,并从导电机理、改性方法、应用现状等方面阐述研究进展,并对非线性电导航天器介质的发展方向进行展望。分析结果表明:复合材料的非线性电导受多种电荷输运机制影响,非线性电导复合材料的制备工艺逐渐完善,并实现了从简单材料制备向仿真计算、空间环境地面模拟试验的突破。下一步的研究重点在于空间环境下的导电机理,材料制备和仿真计算、试验的协同性,仿真模型和多源模拟试验条件的优化。

关键词：聚合物材料非线性电导导电机制空间电荷材料改性