作者：李丽丽; 张晓虹; 王玉龙; 高俊国; 郭宁; ...预电应力微观结构自由体积力学性能击穿性能
摘要：为研究聚合物力学和电学性能变化的微观机理,利用Materials Studio（MS）软件建立了聚乙烯分子结构模型。通过施加预直流电场作用,研究了分子链段运动产生的能量和自由体积变化对微观结构、力学性能和击穿性能的影响。模拟结果表明：在预直流电场作用下,聚合物分子链段出现局部有序排列现象,并且随着电场强度（简称场强）由5.20×102 MV/m增加到5.00×10~3 MV/m,自由体积出现先降低再升高的变化趋势,在场强为5.20×102MV/m处出现0.95 nm3的极小值;而当场强增加至2.60×10~3 MV/m时,化学键C—H键断裂,并产生新的化学键C=C键,进而形成低密度劣化区。材料内自由体积和化学键的变化从根本上改变了聚合物的微观结构,影响其力学性能和电学性能,进而使杨氏模量和击穿场强在场强为5.20×10~2 MV/m处分别出现7.50 GPa和11.52×10~3 MV/m的极大值,与未经预直流处理的聚合物相比,分别增长了66%和29%。研究成果可为高压电缆的绝缘设计提供参考,也同为在预电应力作用下聚合物的击穿性能模拟提供借鉴。
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