絕緣子在高功率設備及高真空器件中起著絕緣和支撐作用,已經成為裝置不可或缺的部件之一,但在高真空環(huán)境中,絕緣子表面容易產生沿面放電擊穿現(xiàn)象,也即是沿面閃絡。沿面閃絡現(xiàn)象的存在極大地降低了整個絕緣體系的耐壓強度,使得一些靠絕緣子支撐使用的真空高壓設備無法正常、安全的運行。因此,探索提高絕緣子沿面閃絡性能的方法對設備穩(wěn)定運行具有重要作用。本論文從改變絕緣子表面組分和絕緣子表面形貌兩個方面著手,探索了提高絕緣子沿面閃絡性能的方法,實驗以氧化鋁陶瓷（Al₂O₃含量為95%以上）絕緣材料為研究對象,采用十八烷基三氯硅烷（OTS）分子自組裝和紫外激光微細加工兩種方法,對氧化鋁陶瓷絕緣子表面進行改性。通過實驗設計,本工作分別探究了表面鍍覆OTS分子自組裝膜、表面激光微槽構筑以及兩種方法相結合制備的表面復合結構對氧化鋁陶瓷絕緣子沿面閃絡性能的影響。主要研究結果如下:（1）利用分子自組裝技術在氧化鋁陶瓷絕緣子表面開展了自組裝分子膜制備及其性能研究。研究表明,OTS通過化學鍵合的方式與氧化鋁陶瓷表面結合形成分子自組裝膜,經過改性處理后氧化鋁陶瓷絕緣子表面靜態(tài)水接觸... 

【文章來源】：湘潭大學湖南省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

二次電子發(fā)射模型微觀物理過程示意圖[29]

第1章引言3研究的理論基礎，本文在后續(xù)的研究中也將以二次電子發(fā)射雪崩（SEEA）理論模型為指導理論，對實驗中的閃絡現(xiàn)象進行解釋。圖1-1二次電子發(fā)射模型微觀物理過程示意圖[29]圖1-2極化松弛理論示意圖[29]現(xiàn)階段，隨著許多高功率裝置和高壓真空設備，如大功率微波管、中子束二極管、脈沖功率開關、多種粒子加速器等，逐漸向著更高功率、實用化、小型便捷化方向發(fā)展，對絕緣子的耐壓性能提出了越來越高的要求[30]，需要滿足在縮小體積的同時具更高的閃絡性能，因此，尋找可以提高真空中絕緣子沿面閃絡電壓的新方法，制備出高耐壓且穩(wěn)定的絕緣子對提高設備的穩(wěn)定性有著十分重要的意義。1.2國內外研究現(xiàn)狀絕緣子沿面閃絡問題的研究國外起步較早，取得較多成果，國內關于這一領域的研究雖然相對較晚，但也提出許多新穎的、具有指導作用的觀點與方法。為了獲得高耐壓絕緣子，國內外科研學者們均為此進行了大量實驗，以探究有效的方法提升沿面閃絡電壓、避免沿面閃絡現(xiàn)象的發(fā)生[31-33]，當前研究人員普遍認為：絕緣子表面狀況[34,35]（形貌結構、化學組成）對其真空沿面閃絡性能有很大的影響，其中通過改變表面組分或者改變表面形貌是提高固體絕緣子沿面閃絡性能最簡便也是最有效的方法。以下是對國內外關于這兩個方面所開展的工作的詳細介紹。

湘潭大學碩士研究生41.2.1表面組分對絕緣子沿面閃絡性能的影響絕緣子表面組分對其真空沿面閃絡性能有十分重要的影響。目前關于改變絕緣子表面組分為什么能夠有效改善絕緣子沿面閃絡性能原因的解釋主要有以下幾點：（1）通過改變表面組分以提高材料對表面電子的約束能力，使電子在表面的運動受到限制；（2）降低固體絕緣子表面二次電子發(fā)射系數(shù)及倍增幾率，減小表面電荷密度，改善絕緣子表面介電性質不均勻的問題；（3）減小絕緣子表面氣體的吸附，降低固體絕緣子表面釋氣率；（4）降低固體絕緣子表面電阻系數(shù)。國內外在該方面開展的研究主要包括：張冠軍[36]等人使用離子交換法對可加工陶瓷表面進行改性處理，作者以CuSO4溶液作為反應液，提供Cu2+與可加工陶瓷樣品表面的Na+進行離子交換，改變了可加工陶瓷樣品表面組分。通過性能測試、結構表征分析表明：離子交換可以改變樣品表面狀態(tài)、表面微觀結構、表面電阻系數(shù)和表面陷阱密度，離子交換后樣品的表面電阻率降低，這能夠加快表面附著電荷的泄露，削弱表面電荷積累，抑制局部電場增強，當離子交換時間為10h時可加工陶瓷的閃絡性能達到最高，閃絡測試結果如圖1-3所示。圖1-3離子交換時間與閃絡電壓的關系[36]Tesushioiri[37]等人在氧化鋁陶瓷（Al2O3含量92%）樣品表面制備低二次電子發(fā)射系數(shù)的氧化鉻涂層，測試了制備涂層后樣品的表面電阻。結果表明Cr2O3涂層降低了陶瓷表面的表面電阻；進一步探究了Cr2O3涂層對陶瓷表面真空閃絡特性的影響，閃絡測試結果如圖1-4所示。Cr2O3涂層提高了氧化鋁陶瓷絕緣子的閃絡電壓，分析認為，Cr2O3涂層降低了樣品表面電阻，且自身二次電子發(fā)射系數(shù)明顯低于氧

【參考文獻】：
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