【摘 要】
：
纳米填料分散性对于纳米复合电介质的绝缘性能影响显著,有效的分散性检测方法有利于推动纳米绝缘材料的发展。当前对于纳米填料分散性的检测方法中,扫描电镜等显微设备虽然可以直观观测填料分散性,但高放大倍率会限制检测范围。测试改性材料的宏观性能也可间接评估填料分散性,但由于宏观性能较多、影响因素较多,因此难以提出普适的指标来量化表征。而基于材料应力-应变非线性效应进行检测的非线性超声技术因大范围、无损、测试
论文部分内容阅读
纳米填料分散性对于纳米复合电介质的绝缘性能影响显著,有效的分散性检测方法有利于推动纳米绝缘材料的发展。当前对于纳米填料分散性的检测方法中,扫描电镜等显微设备虽然可以直观观测填料分散性,但高放大倍率会限制检测范围。测试改性材料的宏观性能也可间接评估填料分散性,但由于宏观性能较多、影响因素较多,因此难以提出普适的指标来量化表征。而基于材料应力-应变非线性效应进行检测的非线性超声技术因大范围、无损、测试精度高等优势,在金属材料的微纳缺陷检测中受到广泛应用,同时研究指出纳米粒子由均匀分散的孤立态到聚集形成团聚态时会诱导其界面力学连接发生改变。考虑到二者之间在机理上存在共性,因此本文提出采用非线性超声方法对纳米填料的分散性进行评估。本文首先根据作用间距将聚合物中的纳米粒子简化为均匀分散和形成团聚两种状态。根据界面作用性质的差异,基于Morse势函数和Lennard-Jones势函数分别构建了描述两种状态纳米粒子界面作用机制的力学模型,揭示了团聚纳米颗粒间将产生非线性应力-应变作用关系。并依据固体接触界面超声波传输机理和微扰叠加原理进一步构建了包含多种分散性颗粒的纳米复合电介质体系非线性声学特征模型,该模型建立起了纳米复合电介质的非线性声学特征和纳米填料分散性之间的桥梁,为纳米填料分散性提供一种定量计算方法。同时模型的初步估算结果显示,以非线性系数作为非线性声学特征量,以平均粒径量化纳米粒子分散性时,则非线性系数与平均粒径之间呈近似线性的变化规律。本文针对课题研究内容设计并制备了不同分散性的纳米Mg O/EP样品,采用传统测试方法从微观（SEM）、宏观（FDS、DMA）两个层面对其填料分散性进行了表征,发现基于SEM图像统计所得的平均粒径作为分散指标可以较好地反映材料内部纳米粒子的分散性,并据此将平均粒径结果作为本文样品中纳米粒子分散性的衡量标准。本文通过非线性超声实验、相关性分析以及理论模型计算对纳米Mg O/EP样品非线性系数随平均粒径的变化规律进行了研究。结果表明非线性系数随平均粒径呈现单调递增的变化趋势,二者之间相关系数r大于0.97,同时显著水平P（28）0.01,且这种相关关系近似线性,可以采用拟合优度高于0.95的线性拟合函数进行定量描述。带入具体测试参数及样品参数的非线性系数理论计算值随平均粒径的变化规律与实验测试结果基本一致,进一步验证了该评估方法的可行性。最后综合实验研究结果、分析结果和理论计算结果,提出了基于非线性超声方法的纳米粒子分散性评估策略。本文根据所提的纳米分散性评估策略对纳米Ti O2/EP材料进行适用性和有效性进行验证。研究发现纳米Ti O2/EP材料的非线性系数随平均粒径也呈现出单调递增的变化趋势,二者相关系数r也大于0.97,仍可由拟合优度大于0.95的线性评估函数定量描述。采用该评估函数对未知分散性的样品进行评估,评估结果与实测结果的相对误差范围为1.62%～14.02%,研究结果进一步验证了该方法在其他纳米填料分散性的评估中同样具有适用性,且评估效果较好。
其他文献
超声成像凭借其穿透力强、灵敏度高、检测方便、对人无害等优势,在无损检测领域得到了广泛应用。在国内商用超声检测设备发展已日趋完善,但大多只能上传处理之后的结果数据,其内部数据处理过程和算法对用户而言呈现“技术黑盒”状态。然而在对部分新兴材料进行超声无损检测时,由于待测物体声学性质的不同和声波对其作用的机理的差异,往往需要根据其特点,用原始的超声回波数据进行研究分析,以获得更加合理的缺陷评估方案和图像
化石燃料的巨大需求使人类面临严重的能源环境问题,这推动了全球范围内可再生能源的发展。然而清洁能源的时效性、间歇性等不稳定的特性,使清洁电能接入电网存在很大阻碍。液流电池（redox flow battery,RFB）利用储存于电池外部的电解液作为储能介质,安全可靠并易于扩充容量,有大规模应用的潜力,受到广泛关注。但是成本高、能量密度低、浓度极化严重等问题影响着液流电池的发展。对液流电池进行建模研究
近年来随着中国“西电东送”战略的不断推进,适合大容量、远距离输电的高压直流输电技术得到了广泛应用,在中国西部能源外送方面发挥着越来越重要的作用。串联电容补偿技术可显著提高线路输送能力,在远距离输电中得到了广泛应用,但同时存在诱发次同步振荡的风险,对电力系统的安全运行构成了极大的威胁。本文以含串补的电网换相换流器高压直流（Line-commutated converter based high vo
随着运输向重型化和高速化发展,对重型载货汽车传动系统提出了更高的要求。变速器作为传动系统中的关键部件之一,在高速、重载等恶劣工况下,内部齿轮、轴承等接触副功率损失大,传动效率低,工作元件热负荷高。因此,对变速器产热传热进行仿真研究,了解变速器元件及润滑油温升情况,对优化变速器润滑冷却系统,提高变速器传动效率,延长使用寿命具有重要意义。本文以某重型车用变速器为研究对象,基于AMESim软件对变速器产
在全球能源供需矛盾日益突出以及全球能源技术转型的背景下,中国提出碳达峰、碳中和的宏伟目标。核能作为一种高效、可靠的低碳环保型清洁能源,是我国实现能源结构优化和可持续发展的重要战略研究方向。中国在过去的30年里,分别从法国、俄罗斯、美国引进核电技术,目前正处于技术追随者向技术引领者转变的重要阶段。我国自主开发的三代核电技术“华龙一号”已经取得了历史性突破,推进了核电技术自主创新和国产化,为践行国家“
随着工业化水平不断提高,呼吸系统疾病患者数量逐年增加,准确测量肺功能参数是实现患者病理诊断和状态评估的主要手段。当前生物阻抗法已在肺功能检测领域得到了应用,但现有的阻抗测量方法模式单一,算法结构简单,计算得出的肺功能参数误差较大;阻抗成像技术尚存在图像分辨率低、抗干扰能力弱、动态成像困难等不足。在此,建立了人体胸腔多端口网络模型,提出了基于转移阻抗互校正的肺功能参数计算模型,设计了肺功能参数检测系
沿面介质阻挡放电（surface dielectric barrier discharge,SDBD）作为一种能在大气压下产生大面积低温等离子体的技术,早期主要被用于臭氧（ozone,O3）的合成,研究多数关注的也是如何提高O3合成效率,而忽视了SDBD还具有产生氮氧化物的能力。随着等离子体医学的蓬勃发展,氮氧化物在生物医疗上逐渐表现出不可或缺的作用。如一氧化氮（nitric oxide,NO）具
钛因其优异的生物性能被广泛用作口腔种植体材料,但因存储过程中表面发生老化导致的钛种植体表面亲水性下降,是当前口腔种植治疗失败的重要因素之一。针对老化钛种植体进行术前临床即时改性,激活表面亲水性,对提高种植成功率具有重要意义。临床即时改性必须满足三个要求:装置简单易操作、改性均匀、处理时间短且亲水性维持时间长。目前已有的改性方法中,等离子体射流因其改性速度和效率受到广泛关注,但仍存在改性面积小、气体
双馈感应发电机（Doubly-Fed Induction Generator,DFIG）因其灵活的控制方式以及较小的变流器容量,广泛用于风力发电系统中。双馈风力发电系统以电力电子设备作为并网接口,导致其在锁相同步控制下无法提供足够的阻尼和惯量。此外,我国大规模风电场通常分布在电网末端,呈现远距离、大容量、集中接入电网的特点,这将使得风电场与电网、风电场与风电场间存在复杂的交互作用,容易引发风电场暂
传统电视新闻依托于电视媒体机构，有着自身的新闻信息传播规律，传统电视新闻与新媒体的融合发展有着很好的基础与前景。本文分析传统电视新闻与新媒体融合发展的条件，并提出传统电视新闻与新媒体融合发展的路径，如树立创新思维、做强内容优势、打造品牌形象等。