納米氧化鎂對聚乙烯絕緣材料介電性質(zhì)影響的理論研究.pdf

1、聚乙烯材料被廣泛的應(yīng)用于高壓輸電線路以及工業(yè)生產(chǎn)中，聚乙烯材料因其優(yōu)越的絕緣性能，環(huán)境友好和性價比高等優(yōu)點而成為電纜絕緣的首選材料，然而在直流電場下，空間電荷容易在聚乙烯內(nèi)部陷阱處堆積，導致局部空間電荷升高，使聚乙烯材料老化，甚至擊穿。近年來，研究發(fā)現(xiàn)納米氧化鎂顆粒的加入可以有效地抑制空間電荷的注入，從而納米氧化鎂的添加成為了目前研究的主要方向。本文主要通過在體相結(jié)構(gòu)體系和雙探針結(jié)構(gòu)體系下的研究，對納米氧化鎂摻雜聚乙烯的電子結(jié)構(gòu)和導電性

2、影響進行討論。
　　在體相結(jié)構(gòu)體系中，首先利用Materials Studio軟件中的CASTEP模塊，對聚乙烯鏈和納米氧化鎂鍵合位置進行分析，通過對比鍵長和優(yōu)化結(jié)構(gòu)后得出的能量，從而確定最優(yōu)鍵合位置。結(jié)果表明，聚乙烯摻雜納米氧化鎂的結(jié)構(gòu)中，C原子與Mg原子鍵合比C原子與O原子鍵合更穩(wěn)定。因此本文選用C原子與 Mg原子鍵合方式，在此基礎(chǔ)上，建立垂直模型，平行模型和傾斜模型三種模型，利用ATK軟件計算，考察了氧化鎂摻雜對體相聚乙烯電

3、子結(jié)構(gòu)的影響。通過對能帶和軌道拓撲圖以及態(tài)密度圖譜的分析發(fā)現(xiàn)，O原子對整體結(jié)構(gòu)起到了主要的影響作用，納米氧化鎂能夠提供一個陷阱勢，對電子起到一定束縛作用，使電子不會聚集在聚乙烯鏈附近，從而減少空間電荷的聚集，降低擊穿的可能性。
　　在雙探針結(jié)構(gòu)體系中，將體相結(jié)構(gòu)體系中得到的三種模型單元，放置到兩個Au（4x4）之間形成雙探針體系，在ATK軟件中對整個雙探針體系進行幾何優(yōu)化，得到了他們的穩(wěn)定構(gòu)型。在穩(wěn)定構(gòu)型基礎(chǔ)上計算得到了電流電壓曲