為了從微觀角度分析外電場對絕緣紙性能的影響,文中采用B3LYP/6-31G（d）基組對纖維二糖分子進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,在不同外電場作用下分析了纖維二糖分子基態(tài)結(jié)構(gòu)、前線軌道能量、能隙、紅外光譜、Mulliken電荷布居和鍵級。計算結(jié)果表明,隨著外電場的增大,纖維素分子鏈呈先伸展后收縮變化。分子總能量降低,勢能升高,偶極矩和極化率增大;HOMO能量增大,LUMO能量減小,能隙減小,使得分子活性升高,穩(wěn)定性降低。吡喃環(huán)中C-O伸縮振動吸收峰和糖苷鍵C-O-C的不對稱伸縮振動吸收峰都出現(xiàn)了紅移,導(dǎo)致振動變得不穩(wěn)定;親核部位和親電部位分別轉(zhuǎn)移到纖維二糖分子的左右端部仲羥基,且右端部仲羥基鍵能更低;纖維二糖分子中糖苷鍵、吡喃環(huán)、仲羥基在外電場下較其他位置更容易遭到破壞,臨界擊穿場強為13.369 GV/m。 

【文章來源】：高壓電器. 2020,56(07)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

纖維二糖優(yōu)化分子模型

纖維素糖苷鍵斷裂使得聚合度降低是導(dǎo)致絕緣紙電氣性能下降的重要原因之一[13]，因此文中分析了C3-O11和C12-O11鍵長變化情況，見圖2。鍵長的大小變化一定程度上反映了分子鍵能的變化，分子鍵能隨著鍵長的增大而減小，從而導(dǎo)致這個鍵更容易發(fā)生斷裂。從圖2可以看出，C12-O11鍵隨著外電場F的增大呈單調(diào)減小趨勢，而C3-O11鍵隨著外電場的增大逐漸增大，這說明糖苷鍵C3-O11比C12-O11更容易發(fā)生斷裂。沿X軸水平方向的二面角D(2,3,22,11)和D(11,12,13,14)可以從一定程度上反映纖維二糖的幾何空間結(jié)構(gòu)變化情況，見圖3。電場強度在0～0.008 a.u.范圍內(nèi)時，二面角D(2,3,22,11)逐漸增大，D(11,12,13,14)變化不大；電場強度在0.008～0.024 a.u.范圍內(nèi)時，二面角都在減小，D(2,3,22,11)減小幅度較小，D(11,12,13,14)減小幅度較大，說明電場作用下纖維二糖分子發(fā)生了一定的取向，當(dāng)電場強度超過0.008 a.u.后，糖苷鍵結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變形，從而使得纖維素分子鏈呈先伸展后收縮變化。圖3 不同外電場下纖維二糖二面角的變化

不同外電場下纖維二糖二面角的變化

【參考文獻】：
期刊論文
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[4]外電場作用下MgO分子的特性研究[J]. 黃多輝,王藩侯,閔軍,朱正和.  物理學(xué)報. 2009(05)
[5]紅外指紋區(qū)特點及解析[J]. 潘彥斌,趙勇,張福義.  現(xiàn)代儀器. 2000(01)

博士論文
[1]纖維素快速熱解機理的分子模擬研究[D]. 黃金保.重慶大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于分子模擬的油紙絕緣老化機理及氣體擴散行為研究[D]. 陸云才.重慶大學(xué) 2007



本文編號：3412852