Inducción de campo magnético para orientar y mejorar las propiedades de conductividad eléctrica no lineal de materiales compuestos de resina epoxi y mecanismos de regulación

Hua-song Xu ,  

Tian-yi Luo ,  

Ai-lin Chen ,  

You-shun Chen ,  

Qi-yan Zhang ,  

Yue Zhang ,  

摘要

Para mejorar los problemas de envejecimiento y fallas del material aislante causados por la distribución desigual del campo eléctrico en equipos eléctricos de alta tensión, este estudio propone un nuevo método para mejorar la conductividad eléctrica no lineal de materiales compuestos de nanoalambres de SiC/resina epoxi mediante la orientación inducida por campo magnético. Primero, se cargaron nanopartículas magnéticas de Fe3O4 en la superficie de los nanoalambres de SiC para conferirles capacidad de respuesta al campo magnético, luego se realizó el curado bajo la inducción de un campo magnético externo, logrando la alineación longitudinal ordenada de los nanoalambres en la matriz de resina epoxi. Los resultados demuestran que el material compuesto orientado preparado mediante este método muestra una conductividad eléctrica no lineal extremadamente alta incluso con una baja fracción volumétrica de relleno, con un coeficiente no lineal máximo de 30.88 al 5 % de relleno, y todos los especímenes orientados muestran coeficientes no lineales superiores a 15. Ajustando la fracción volumétrica del relleno SiC@Fe3O4 y la carga de Fe3O4, se puede regular eficazmente el campo umbral del material compuesto. Los análisis combinados de XPS y cálculos de primeros principios confirmaron que en la interfaz SiC y Fe3O4, la transferencia espontánea de electrones forma un campo eléctrico incorporado y una barrera de Schottky, factor dominante de la conductividad no lineal. Las pruebas de corriente estimulada térmicamente revelaron además el mecanismo por el cual la carga de Fe3O4 regula el campo umbral mediante la introducción de niveles profundos de trampas. Este estudio proporciona una nueva estrategia de preparación y base teórica para diseñar materiales aislantes con conductividad no lineal de alto rendimiento.

关键词

resina epoxi; nanoalambres de carburo de silicio; orientación por campo magnético; conductividad eléctrica no lineal; barrera de Schottky

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