本文主要研究内容
作者韩智云（2019）在《直流GIL环氧树脂碳纳米复合材料关键物理性能的分子动力学模拟》一文中研究指出：目前我国能源基地大都远离负荷中心,大容量远程电力输送成为了我国电力发展的重大课题之一。直流GIL因设计为封闭的同轴金属管道结构,具有电压等级高、输送容量大、电磁辐射小、敷设灵活等天然优势而获得了广泛的应用,然而其绝缘故障仍是造成设备失效的主要原因。迄今为止,直流电压作用下存在的绝缘子表面电荷积聚效应仍是导致直流GIL无法长期稳定运行的主要原因。随着我国直流特高压输电技术的不断发展,对GIL中环氧浇注盆式绝缘子和支柱绝缘子的物理性能提出了更高的要求。因此,设计并优化出具有更高的物理性能的绝缘材料成为了提高直流GIL绝缘运行可靠性所亟待解决的问题。为了探寻一种具有更高物理性能的抑制表面电荷积聚的环氧树脂备选材料,本文基于分子动力学模拟方法开展研究工作,主要内容包括:构建纯交联环氧树脂及掺杂了碳纳米管和石墨烯两类碳纳米颗粒及其功能化改性的环氧树脂复合材料模型,仿真计算所建模型的介电常数、热扩散系数(热导率、比热容)、力学性能以及玻璃转化温度等物理性能,从微观层次上探究一维、二维碳纳米材料及其功能化不同对复合材料的性能影响。主要研究结果如下:(1)通过Materials Studio(MS)建立了纯交联环氧树脂和掺杂了4种碳纳米管(未封端、半封端、全封端和氨基胺功能化)的环氧树脂复合材料模型,在LAMMPS下仿真计算其各项物理性能。结果表明:掺杂了上述4种碳纳米管的环氧树脂复合材料性能均有所提升,但提升程度有所不同。其中,掺杂了氨基胺功能化碳纳米管的复合材料在力学性能、介电常数以及热扩散系数上提升最明显,包括抑制温升对力学性能的破坏、减小介电常数24.8%、提高热扩散系数96.98%;掺杂了全封端碳纳米管的复合材料仅可最大程度提升玻璃转化温度为25.7 K,其余关键物理性能提升不明显。综合模拟计算结果,掺杂碳纳米管的情况下,认为选用氨基胺功能化碳纳米管作为环氧树脂的掺杂颗粒更加符合对表面电荷积聚抑制的需求。(2)通过MS建立掺杂了4种石墨烯(未改性、羧基、羟基和氨基功能化)的环氧树脂复合材料模型,在LAMMPS下计算其各项物理性能。结果表明:掺杂了石墨烯的环氧树脂复合材料性能均有所提高。其中,掺杂了羟基功能化石墨烯的复合材料在介电常数、热扩散系数上提升最为明显,减小介电常数30.7%、提高热扩散性质55.7%;掺杂羧基功能化石墨烯的复合材料在玻璃转化温度上提高最大,与纯环氧树脂相比提高了 63.98 K。在石墨烯改性中,选用羟基功能化石墨烯作为掺杂颗粒得到的环氧树脂复合材料,可最大程度优化介电常数、热扩散系数和力学性能等参数,是抑制表面电荷积聚的备选材料。(3)对比掺杂碳纳米管和石墨烯的环氧树脂复合材料,掺杂石墨烯的环氧树脂复合模型体系的相对介电常数均下降更多,其平均值相比纯环氧树脂降低了8.9%,这表明石墨烯更适合用于作为降低介电常数的掺杂颗粒;掺杂羟基功能化石墨烯的复合材料的热导率没有掺杂氨基胺功能化碳纳米管的高,这说明相比石墨烯而言,一维材料碳纳米管在热传导方面具有更大的优势,其更能在其特定方向上大幅提高热传导效率;在力学性能方面,掺杂碳纳米管和石墨烯均能与纯环氧树脂维持基本一致,并在体积模量上有所提高;掺杂羧基功能化石墨烯的复合模型的玻璃转化温度与纯环氧树脂相比提高了 63.98 K,掺杂了全封端碳纳米管的玻璃转化温度提高了25.7 K,相比掺杂碳纳米管,石墨烯的加入能够更加明显的提高复合材料的玻璃转化温度,提升复合体系的热稳定性。综合考虑,认为选用石墨烯作为纳米掺杂颗粒能够最大程度提升介电常数、热扩散系数、力学性能和玻璃转化温度等物理性能,其中以掺杂羟基功能化石墨烯的环氧树脂复合模型为最优,是抑制表面电荷积聚的备选材料。本文基于分子动力学模拟计算了环氧树脂复合材料的各项关键物理性能,所得结果可为直流GIL绝缘子环氧树脂纳米复合材料的掺杂设计、筛选以及性能调控提供理论基础和技术支持。
Abstract
mu qian wo guo neng yuan ji de da dou yuan li fu he zhong xin ,da rong liang yuan cheng dian li shu song cheng wei le wo guo dian li fa zhan de chong da ke ti zhi yi 。zhi liu GILyin she ji wei feng bi de tong zhou jin shu guan dao jie gou ,ju you dian ya deng ji gao 、shu song rong liang da 、dian ci fu she xiao 、fu she ling huo deng tian ran you shi er huo de le an fan de ying yong ,ran er ji jue yuan gu zhang reng shi zao cheng she bei shi xiao de zhu yao yuan yin 。qi jin wei zhi ,zhi liu dian ya zuo yong xia cun zai de jue yuan zi biao mian dian he ji ju xiao ying reng shi dao zhi zhi liu GILmo fa chang ji wen ding yun hang de zhu yao yuan yin 。sui zhao wo guo zhi liu te gao ya shu dian ji shu de bu duan fa zhan ,dui GILzhong huan yang jiao zhu pen shi jue yuan zi he zhi zhu jue yuan zi de wu li xing neng di chu le geng gao de yao qiu 。yin ci ,she ji bing you hua chu ju you geng gao de wu li xing neng de jue yuan cai liao cheng wei le di gao zhi liu GILjue yuan yun hang ke kao xing suo ji dai jie jue de wen ti 。wei le tan xun yi chong ju you geng gao wu li xing neng de yi zhi biao mian dian he ji ju de huan yang shu zhi bei shua cai liao ,ben wen ji yu fen zi dong li xue mo ni fang fa kai zhan yan jiu gong zuo ,zhu yao nei rong bao gua :gou jian chun jiao lian huan yang shu zhi ji can za le tan na mi guan he dan mo xi liang lei tan na mi ke li ji ji gong neng hua gai xing de huan yang shu zhi fu ge cai liao mo xing ,fang zhen ji suan suo jian mo xing de jie dian chang shu 、re kuo san ji shu (re dao lv 、bi re rong )、li xue xing neng yi ji bo li zhuai hua wen du deng wu li xing neng ,cong wei guan ceng ci shang tan jiu yi wei 、er wei tan na mi cai liao ji ji gong neng hua bu tong dui fu ge cai liao de xing neng ying xiang 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :(1)tong guo Materials Studio(MS)jian li le chun jiao lian huan yang shu zhi he can za le 4chong tan na mi guan (wei feng duan 、ban feng duan 、quan feng duan he an ji an gong neng hua )de huan yang shu zhi fu ge cai liao mo xing ,zai LAMMPSxia fang zhen ji suan ji ge xiang wu li xing neng 。jie guo biao ming :can za le shang shu 4chong tan na mi guan de huan yang shu zhi fu ge cai liao xing neng jun you suo di sheng ,dan di sheng cheng du you suo bu tong 。ji zhong ,can za le an ji an gong neng hua tan na mi guan de fu ge cai liao zai li xue xing neng 、jie dian chang shu yi ji re kuo san ji shu shang di sheng zui ming xian ,bao gua yi zhi wen sheng dui li xue xing neng de po huai 、jian xiao jie dian chang shu 24.8%、di gao re kuo san ji shu 96.98%;can za le quan feng duan tan na mi guan de fu ge cai liao jin ke zui da cheng du di sheng bo li zhuai hua wen du wei 25.7 K,ji yu guan jian wu li xing neng di sheng bu ming xian 。zeng ge mo ni ji suan jie guo ,can za tan na mi guan de qing kuang xia ,ren wei shua yong an ji an gong neng hua tan na mi guan zuo wei huan yang shu zhi de can za ke li geng jia fu ge dui biao mian dian he ji ju yi zhi de xu qiu 。(2)tong guo MSjian li can za le 4chong dan mo xi (wei gai xing 、suo ji 、qiang ji he an ji gong neng hua )de huan yang shu zhi fu ge cai liao mo xing ,zai LAMMPSxia ji suan ji ge xiang wu li xing neng 。jie guo biao ming :can za le dan mo xi de huan yang shu zhi fu ge cai liao xing neng jun you suo di gao 。ji zhong ,can za le qiang ji gong neng hua dan mo xi de fu ge cai liao zai jie dian chang shu 、re kuo san ji shu shang di sheng zui wei ming xian ,jian xiao jie dian chang shu 30.7%、di gao re kuo san xing zhi 55.7%;can za suo ji gong neng hua dan mo xi de fu ge cai liao zai bo li zhuai hua wen du shang di gao zui da ,yu chun huan yang shu zhi xiang bi di gao le 63.98 K。zai dan mo xi gai xing zhong ,shua yong qiang ji gong neng hua dan mo xi zuo wei can za ke li de dao de huan yang shu zhi fu ge cai liao ,ke zui da cheng du you hua jie dian chang shu 、re kuo san ji shu he li xue xing neng deng can shu ,shi yi zhi biao mian dian he ji ju de bei shua cai liao 。(3)dui bi can za tan na mi guan he dan mo xi de huan yang shu zhi fu ge cai liao ,can za dan mo xi de huan yang shu zhi fu ge mo xing ti ji de xiang dui jie dian chang shu jun xia jiang geng duo ,ji ping jun zhi xiang bi chun huan yang shu zhi jiang di le 8.9%,zhe biao ming dan mo xi geng kuo ge yong yu zuo wei jiang di jie dian chang shu de can za ke li ;can za qiang ji gong neng hua dan mo xi de fu ge cai liao de re dao lv mei you can za an ji an gong neng hua tan na mi guan de gao ,zhe shui ming xiang bi dan mo xi er yan ,yi wei cai liao tan na mi guan zai re chuan dao fang mian ju you geng da de you shi ,ji geng neng zai ji te ding fang xiang shang da fu di gao re chuan dao xiao lv ;zai li xue xing neng fang mian ,can za tan na mi guan he dan mo xi jun neng yu chun huan yang shu zhi wei chi ji ben yi zhi ,bing zai ti ji mo liang shang you suo di gao ;can za suo ji gong neng hua dan mo xi de fu ge mo xing de bo li zhuai hua wen du yu chun huan yang shu zhi xiang bi di gao le 63.98 K,can za le quan feng duan tan na mi guan de bo li zhuai hua wen du di gao le 25.7 K,xiang bi can za tan na mi guan ,dan mo xi de jia ru neng gou geng jia ming xian de di gao fu ge cai liao de bo li zhuai hua wen du ,di sheng fu ge ti ji de re wen ding xing 。zeng ge kao lv ,ren wei shua yong dan mo xi zuo wei na mi can za ke li neng gou zui da cheng du di sheng jie dian chang shu 、re kuo san ji shu 、li xue xing neng he bo li zhuai hua wen du deng wu li xing neng ,ji zhong yi can za qiang ji gong neng hua dan mo xi de huan yang shu zhi fu ge mo xing wei zui you ,shi yi zhi biao mian dian he ji ju de bei shua cai liao 。ben wen ji yu fen zi dong li xue mo ni ji suan le huan yang shu zhi fu ge cai liao de ge xiang guan jian wu li xing neng ,suo de jie guo ke wei zhi liu GILjue yuan zi huan yang shu zhi na mi fu ge cai liao de can za she ji 、shai shua yi ji xing neng diao kong di gong li lun ji chu he ji shu zhi chi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山东大学的韩智云，发表于刊物山东大学2019-07-16论文，是一篇关于环氧树脂论文,碳纳米材料论文,分子动力学模拟论文,介电常数论文,热扩散系数论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山东大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：环氧树脂论文; 碳纳米材料论文; 分子动力学模拟论文; 介电常数论文; 热扩散系数论文; 山东大学2019-07-16论文;