微交联载体屏障网络构建:增强硅橡胶介电与机械性能

【字体: 时间:2025年08月28日 来源:Polymer Engineering & Science 3.2

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  为解决高压直流电缆附件中硅橡胶(SiR)在电-热-力耦合条件下易发生界面放电故障的问题,来自国内的研究人员通过引入肉桂腈小分子作为交联剂,构建了微交联三维网络结构,显著提升了SiR的机械性能和直流击穿强度,对高压直流输电可靠性提升具有重要意义。

  

高温硫化硅橡胶(Silicone Rubber, SiR)因其优异的绝缘与机械性能,被广泛用作高压直流(High-Voltage Direct Current, DC)电缆附件中的附加绝缘材料。然而,在长期的电-热-力学耦合作用下,电缆附件所受的拉伸与扭转力会破坏SiR的分子间作用力,导致绝缘电阻下降,从而使SiR与交联聚乙烯(Cross-Linked Polyethylene, XLPE)异质界面处的初始击穿电压显著降低,极易引发界面放电故障。

为攻克这一绝缘薄弱环节,研究团队将具有高绝缘特性的肉桂腈小分子作为交联剂引入SiR体系,有效增强了材料的机械性能。这些肉桂腈分子还具有强电子排斥特性,可在橡胶基体中有效散射电子,从而提升直流击穿强度与异质界面处的击穿电压。

本研究基于全有机改性策略,实验方案易于工程化应用,对提升高压直流输电可靠性及推动更高电压等级发展具有重要价值。

图示摘要表明:通过引入含特殊极性基团的交联小分子,改性硅橡胶形成了致密的三维网络结构,利用微交联界面与极性基团的协同效应,有效散射/阻碍电子迁移,从而显著提高了体积电阻率。

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