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环氧树脂由于其优异的介电性能、机械性能、热性能等优点在高压开关、真空浇注干式变压器、电力互感器、断路器及组合电器、复合绝缘子等领域得到了广泛应用。为了满足高压电气设备对其绝缘性能更高的要求,对于无机纳米复合物的研究成为热点课题之一。如果能将无机纳米颗粒与聚合物基体完美的结合在一起,不仅能维持纳米粒子本身的特性,更能改善绝缘材料的性能,这对于提高电气设备绝缘材料的品质以及运行的可靠性和持久性开拓了更广阔的前景。 在本文中,主要通过测试四种不同纳米粒子 SiO2、Al2O3、MgO、ZnO在乙醇悬浮液中的Zeta电位值和纳米粒子含量分别为1wt%、3wt%和5wt%的纳米环氧树脂复合材料的介电性(介电谱特性、电导电流特性、击穿特性),从纳米粒子与基体的界面结合强度、陷阱密度以及载流子迁移率等方面分析不同种类与含量纳米粒子对环氧树脂复合材料介电性的影响。 实验结果表明:纳米 SiO2悬浮液的Zeta电位值最大,根据界面模型理论可以知道,纳米 SiO2粒子与基体之间的界面结合更紧密,同时纳米粒子周围表面的电荷密度也相对较高,进一步影响了纳米复合物的介电性能。 在介电谱实验中,随着纳米填料浓度的增加,试样的介电常数和介质损耗因数均有不同程度的变化,说明复合物的介电常数和损耗因数受填料浓度的影响。在纳米填料为3wt%的含量下,SiO2填充试样的介电常数和损耗因数值均为所有试样中的最小值。电导与击穿特性实验中,SiO2纳米复合物的电导电流值最小,击穿场强值最高。对于 SiO2纳米复合物来说,SiO2悬浮液的Zeta电位值数值最大,使得纳米粒子表面电荷密度大,所以在界面区域就会存在大量的陷阱,这些陷阱能够捕获更多的载流子,能更有效限制载流子的迁移,并改善了纳米复合物的击穿场强。