表面电荷

摘要： 离子诱导二次电子发射(SEE)过程是低温等离子体的基本物理过程。电介质上的表面电荷在SEE过程中起着重要作用,从而影响放电等离子体动力学过程。不同于之前研究通过简化电子结构和表面电荷参数进行计算的模型,基于俄歇中和与密度泛函理论(DFT)模型,采用一种更精确的方法计算了含氮掺杂的氦气大气压介质阻挡放电(DBD)中介质表面有电荷累积的MgO的二次电子发射系数(SEEC),并在此基础上分析了其对DBD时空特性的影响。为了更直观地观察介质表面电荷对SEE过程的作用,引入放电过程中表面残留电荷较少的削波电压与正弦电压进行比较。结果表明,削波电压下的放电过程前后无明显变化,而正弦电压下放电峰值时刻的相位提前,电流幅值明显减小,电子的空间分布更加弥散,这不仅验证了本研究DFT模型计算的有效性,还为进一步研究DBD放电的物理过程奠定了理论基础。

摘要： 气体绝缘输电线路内的盆式绝缘子长期处于非均匀电场中,局部高场强引起的表面电荷积聚会进一步畸变外部电场,造成局部放电甚至引发沿面闪络。常规均匀改性手段难以兼顾不同场强区域的绝缘需求,对整体绝缘性能的提升难以达到最佳效果。该文采用大气压等离子体射流技术实现氧化铝/环氧树脂表面的等离子体阶跃型梯度硅沉积,测量了改性前后材料的理化特性和表面电气参数。结果表明,采用等离子体表面阶跃型梯度硅沉积会在材料表面覆盖不同厚度的硅氧类薄膜,使样片的表面粗糙度、表面电导率和陷阱能级呈阶跃型梯度分布,进而调控样片表面不同区域的电荷消散速率,使沿面闪络电压最多提升31.1%,明显高于未改性和均匀改性材料。分析表明,一方面构造梯度分布的表面电导率可以有效降低针-针电极的最大电场强度,减小电场畸变;另一方面,加快高场强区表面电荷消散并适当控制低场强区表面电荷消散速率时,才能最大程度地提升材料沿面闪络性能。

摘要： 在高电压长时间作用下,固体绝缘表面容易积聚电荷,并有可能诱发绝缘子沿面闪络,进而影响电力系统的安全可靠运行。研究交流电压下固体绝缘表面的电荷积聚特点及放电特性,对于提高绝缘子的沿面闪络电压、改善绝缘子制造水平等都具有重要意义。该文结合目前正在进行的研究工作,针对当前交流电压作用下电荷积聚和放电特性研究中的关键问题,如电荷测量方法、电荷积聚原因、分布特点、影响因素以及表面电荷与沿面闪络电压的关系等进行阐述,对近年来相关的电荷积聚与放电特性研究进展进行总结,并对下一步的研究工作进行展望并提出建议,旨在为未来交流电压作用下绝缘子表面电荷的相关研究提供参考。

摘要： 环氧树脂材料在电场作用下会出现表面电荷积聚现象导致沿面放电。为改善环氧树脂材料的直流绝缘性能,文中对环氧树脂试品表面进行局部粗糙度处理,开展闪络实验,探究局部粗糙度处理在空气、C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体和SF_(6)3种气体环境中对环氧树脂试样闪络特性的影响。建立二维仿真模型,通过有限元法分析局部粗糙度处理后环氧树脂材料的表面电荷特性以及陷阱分布。根据闪络实验结果,粗糙面位置不同的环氧树脂试品的沿面闪络电压在3种气体中均随表面粗糙度的增加呈现先上升后下降的趋势,并在粗糙面位于中心且表面粗糙度为1.3μm时达到最大值。仿真结果显示,对于指型电极,环氧树脂材料表面积聚双极性表面电荷,当粗糙面位于试品中心时空穴陷阱和电荷陷阱的密度较小。因此可认为对环氧树脂的局部粗糙度处理能够改变其沿面闪络特性与表面电荷特性,通过合理选择粗糙面的位置以及粗糙度的数值可改善环氧树脂的直流绝缘性能。

摘要： 采用理论分析和实验验证相结合的方法研究了表面电荷对高压电缆交联聚乙烯材料的直流闪络特性的影响规律。利用实测表面电位分布推导出表面电荷密度分布规律,将其作为计算电场的边界条件,推导了相应的解析模型。设计实验验证了上述模型,在保持电极接地,通过外部电晕对交联聚乙烯试样表面充电,改变电晕强度实现交联聚乙烯样品不同程度的表面电荷积聚。对表面带电试样在负极性直流电压下进行了一系列的沿面放电试验。结果表明,表面负电荷的积聚提高了闪络性能,而表面正电荷的积聚降低了闪络电压水平。此外,实测和计算的闪络电压基本一致,所观测到的闪络特性的变化可归因于表面电荷产生的电场的改变。

摘要： 绝缘子上积聚的表面电荷是影响直流GIS/GIL绝缘性能的关键因素,金属微粒对表面电荷的积聚具有重要影响。在GIS/GIL的运行过程中,设备振动诱发金属微粒弹跳从而改变电荷的积聚行为,威胁设备的绝缘安全。因此,研究振动诱发的金属微粒弹跳对表面电荷积聚的影响具有重要意义。本文以126 kV圆盘绝缘子为试样,搭建了非周期振动发生装置,测量了振动条件下线形金属微粒的运动轨迹及绝缘子表面电荷的积聚情况,分析了启举方式和微粒最终位置对绝缘子表面电荷积聚的影响。结果表明:微粒以先滚动后启举的方式比直接启举的方式导致表面电荷积聚更明显,并且微粒最终静止在交界区比静止在平面区积聚更多电荷。

摘要： 为了有效抑制聚四氟乙烯(PTFE)材料表面电荷积聚、进一步提升其沿面耐压性能,采用射频产生氮等离子体对其表面进行等离子体浸没离子注入。注入过程中改变射频功率、脉宽、脉冲幅值等参数实现对PTFE样品表面的不同改性效果。通过测试其注入前后的X射线光电子能谱、表面形貌、表面电阻率、表面电位衰减特性、表面陷阱能级及其密度分布,较为系统地研究了不同注入参数对聚四氟乙烯样品表面成分、表面电荷积聚和消散特性的影响。结果表明:注入过程中,氮离子主要通过自身动能促使聚四氟乙烯材料表面分子结构发生破裂和重组来实现表面改性而并非通过化学反应引入新成分,注入氮离子的动能以及数量是决定表面改性效果的主要因素。随着射频源功率增加,射频源对氮气利用效率得到提升,其处理效果饱和点由100 W射频功率下的20 cm^(3)/min升至400 W射频功率下的30 cm^(3)/min,相应表面电阻率由100 W-10 cm^(3)/min条件下的最大值3.3×10^(16)Ω/mm^(2)降至400 W-30 cm^(3)/min条件下的最小值1×10^(15)Ω/mm^(2),并且表面电荷消散速度由6%增加至68%,同时积聚量最多减少了18.6%。另外,随着外施脉冲电压由3 kV-25μs升至7 kV-75μs,表面电阻率最多下降了89%,表面电荷消散速度由4%增加至58%,积聚量最多减少了23.7%。进一步分析表明,经氮离子注入处理的聚四氟乙烯材料表面陷阱能级变浅,加速了表面电荷脱陷,而降低的表面电阻率也促进了脱陷的表面电荷沿面传导,最终使得表面电荷消散加快。

摘要： 气体绝缘开关设备(GIS)和输电线路(GIL)中的金属微粒在电场作用下可弹跳至绝缘子附近,加剧表面电荷积聚,严重时会引发沿面闪络事故。选取126 kV圆盘绝缘子为试样,设计了同轴电极系统,采用Kelvin型静电探头研究了不同温度下(23、40、60°C)弹跳金属微粒对绝缘子表面电荷积聚特性的影响。结果表明:在室温下,绝缘子非平面区的电荷积聚模式与金属微粒的运动模式有着密切的关系;表面电荷积聚量与温度呈正相关;当温度上升至60°C时,运动到地电极垂直面的金属微粒易引发闪络,在与闪络同径向的非平面区会积聚大量的异极性电荷。

摘要： 碳酸钙是黄土母质发育土壤的重要胶结物质,对土壤团粒结构的形成具有重要作用。本文采集了碳酸盐褐土中的碳酸钙结核,采用物理分散法和化学分散法分别提取得到褐土碳酸钙结核纳米颗粒和褐土碳酸钙结核胶体,并以工业纳米碳酸钙作为对照对其胶体特性进行研究。采用X射线衍射仪、zeta电位仪和动态光散射仪对褐土碳酸钙结核胶体和工业纳米碳酸钙的矿物组成、zeta电位和胶体稳定性进行了表征。结果表明:褐土碳酸钙结核胶体、褐土碳酸钙结核纳米颗粒和工业纳米碳酸钙的初始颗粒直径分别为224.24、88.01和98.50nm,而褐土碳酸钙结核胶体和褐土碳酸钙结核纳米颗粒的多分散度高于工业纳米碳酸钙。褐土碳酸钙结核胶体中方解石含量为70.3%,其次含有石英、长石和伊利石等矿物;褐土碳酸钙结核纳米颗粒主要含有方解石和伊利石,含量分别为48%和45%。3种碳酸钙胶体表面均带负电荷,其zeta电位绝对值均随着溶液pH的增大而增大。褐土碳酸钙结核胶体在NaCl和CaCl_(2)溶液中的临界聚沉浓度分别为538.01mmol/L和2.08mmol/L,褐土碳酸钙结核纳米颗粒在NaCl和CaCl溶液中的临界聚沉浓度为82.18 mmol/L和1.11 mmol/L,而工业纳米碳酸钙的临界聚沉浓度为80.37 mmol/L和1.59 mmol/L。3种碳酸钙胶体的矿物组成差异是引发其凝聚行为差别的内在原因,化学分散剂的表面修饰作用、颗粒直径大小和溶液化学条件也是影响胶体稳定性的重要因素。本文研究结果表明,碳酸钙胶体的可变电荷特性可能是其具有胶结特性的本质原因,其对石灰性土壤团聚体结构的影响还需要进一步深入研究。

摘要： 高压气体绝缘封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)用盆式绝缘子通常采用环氧树脂浇注而成,在直流电压下易积聚表面电荷,进而诱发沿面闪络。为了研究直流电压作用后切换交流电压情况下的环氧树脂界面电气性能,通过Comsol有限元软件构建了环氧树脂仿真模型,分别对直流电压、交直流电场切换瞬态下的表面电荷积聚和表面电场分布情况进行了仿真计算;通过仿真对比分析了表面电导率、交流电压初始相位对交直流电压切换时刻环氧树脂界面特性的影响。该研究成果可为GIS优化设计提供参考。

摘要： 生物材料的表面性质通过影响蛋白质的吸附状态(吸附类型、数量、取向、结构等)而影响细胞的粘附及后续细胞行为.蛋白层是传递材料与细胞间相互作用的重要结构.关于材料表面性质影响蛋白质吸附已有较多研究,却鲜有从原子尺度研究表面电荷对吸附蛋白局部结构特点的报道,包括吸附蛋白的二级、三级结构的改变、吸附位点和氢键的形成与断裂,蛋白质空间取向与结构.为此,本研究拟借助分子动力学模拟(Molecular dynamics simulation,MD)从原子尺度研究表面电荷对吸附蛋白质局部结构的影响,为更深入地理解细胞-材料相互作用机制提供理论基础.

摘要： 为了研究离子流场中介质薄膜的表面电荷分布特性,本文设计了由电荷产生装置,静电探头及其控制机构组成的实验装置.在电场强度与电荷浓度均可控的条件下,通过电晕丝网向静电场中注入离子电流,使之在介质薄膜上积累.使用静电探头测量得到介质薄膜上的电位分布,并通过表面电荷法计算得到介质薄膜的表面电荷分布.本文通过比较在不同条件下,介质薄膜的表面电荷分布情况,对影响介质薄膜表面电荷分布的因素进行了分析与讨论.

摘要： 在大气压空气下采用脉冲电源激发介质阻挡放电等离子体处理聚合物材料，可以有效降低材料表面水接触角，增大表面粗糙度，在表面引入羧基等极性基团，等离子体处理可以提高表面电导率，表面陷阱能级随处理时间的延长而变浅。表面电位测试结果表明，等离子体处理可以有效加快表面电荷的消散。

摘要： 本文总结了绝缘子表面电荷积聚主要有体电导模型、切相场强模型和法相场强模型,以及近年来学者在其基础上对模型的修改与完善,并分析了表面电荷积聚对绝缘子沿面闪络特性的影响，而抑制绝缘子表面电荷积聚的途径主要有改变绝缘子外形和改变绝缘子表面材料.对直流电压下SF6气体中绝缘子表面电荷积聚的研究历时已久且已较为深入，但如文中所述，已有模型均存在不同程度的漏洞。研究的一个难题在于如何使测量系统更加准确以减小测量误差。因此，仍然需要设计更加精确的电荷测量系统，继续改进和完善描述表面电荷积聚的模型。此外，关于表面电荷对绝缘子沿面闪络特性影响的研究仍然较少且缺乏系统性，需要更深入的研究。

摘要： 本文主要研究了低气压下空气与氮气环境中的局部放电序列所对应的表面电荷动态分布情况.实验采用基于BSO晶体普克尔效应研制的表面电荷-局部放电测量系统,该系统能够同时测量局部放电下表面电荷的动态分布以及对应的局部放电参数.研究发现,针板电极下气压与气体 组分的改变对表面电荷分布形貌有非常大的作用,气压越低表面电荷的分布通道变宽并最终趋向均匀,同时伴随着放电电流的增大与放电次数的减少.另外,前期放电积累的残余电荷对后续放电有着重要的影响.

摘要： 快速机械开关已经成为混合式高压直流断路器的核心之一,然而快速开断大电流时可能面临断口绝缘失效问题,研究表明表面电荷是影响绝缘失效的重要因素,但目前对表面电荷的产生、迁移和积聚规律还不够明确.因此本文建立沿面放电的非平衡态等离子体模型,考虑带电粒子的连续性方程和电子能量平衡方程,并耦合泊松方程求解.研究结果发现放电过程中电子温度与电场强度的变化规律一致,绝缘板表面主要积聚的电荷极性与外加电压一致.随着放电发展,压指型电极结构的弱垂直分量电场被改变,最终阳极侧会出现强垂直分量电场.根据传导电流密度可判断沿面放电的发展阶段,其中电晕放电电流仅在两端电极处有非零值,流注放电电流存在部分非零值,火花放电电流在整个介质表面都是非零值.

摘要： 为增强聚酰亚胺薄膜在潮湿环境中的绝缘性能,本文基于聚合物表层分子结构改性技术对聚酰亚胺薄膜进行表面氟化处理15,30,45以及60 min,并将试样浸泡于高纯水中6,12和24 h.研究氟化前后试样吸水性能和表面电荷消散特性.发现氟化处理试样的吸水率小于未氟化试样.浸水的氟化试样表面电荷消散时间比未氟化试样长,体击穿电压比未氟化试样高.通过分析表面氟化时间对聚酰亚胺薄膜吸水特性的影响机理以及氟化、吸水共同作用下表面电荷动态特性变化机理,提出表面氟化是一种增强聚酰亚胺薄膜在潮湿环境中耐受能力的一种有效方法.

摘要： 绝缘介质表面电荷积聚对于气体绝缘电气设备在高压直流领域的应用有重大影响,但目前对积聚电荷造成的影响规律及其作用机理还不够系统深入.本文使用有源静电探头构建了一套聚合物表面电荷测量系统,经验证测量结果准确.使用该系统,本文对闪络后及电晕后的表面电荷分布进行了实验研究.本文所搭建的表面电荷测量系统能够对旋转体型绝缘件表面电位进行测量，并通过计算得到试品表面净电荷分布情况，计算结果与仿真结果相比差异较小，准确性良好。较低能量的沿面闪络会提高介质沿面闪络电压。介质连续闪络电压呈现依次上升的趋势，并在3-5次后达到饱和。发生闪络后，圆台绝缘试品表面电荷呈条带状分布，电荷极性与闪络电压极性一致。电晕作用下，积聚电荷为斑状，以电晕发生区域为中心分布。低强度电晕时，积聚电荷与电晕极性一致;高强度电晕时，中心位置出现异号净电荷，积聚电荷呈现马鞍状。

摘要： 本文利用经表面处理带电荷的SiO2纳米颗粒为无机掺杂相,通过原位缩聚法获得SiO2/PI复合薄膜.利用扫描电镜、介电谱仪、耐电晕及热失重测试仪对复合薄膜微结构及相关介电与热性能进行了分析研究.结果表明:经表面处理带电荷的SiO2纳米颗粒在复合薄膜中分散性较好、粒度分布一致,无明显团聚;同时,经测试发现,表面带电荷SiO2纳米颗粒显著提高了复合薄膜的介电与热性能.

摘要： 为深入探究电晕老化对硅橡胶表面带电特性的影响,本文采用多针-板电极对硅橡胶试样进行电晕老化,通过测量电晕老化后硅橡胶的表面电荷分布,探究硅橡胶在不同老化阶段表面电荷的变化特性.借助热刺激电流(TSC)试验、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试,通过观察试样在电晕老化过程中物化缺陷和微观电特性的变化,探究电晕老化后硅橡胶的陷阱特性对其表面带电特性的影响.研究结果表明:随着电晕老化时间的增加,硅橡胶的陷阱能级加深,陷阱电荷量增加,表面电荷增多,表面电荷最大值逐渐靠近两电极间距离最近处;硅橡胶的陷阱是其俘获电荷的主要原因,随着电晕老化时间的增加,陷阱增多,造成硅橡胶俘获电荷的能力增强,表面电荷增多,局部放电释放的电荷向极间移动,形成局部电荷最大值.

摘要： 本发明提供了一种表面电荷可转变的纳米凝胶的制备方法，包括以下步骤：A)将带有吗啉基团的引发剂与L-谷氨酸寡聚乙二醇单甲醚-N-环内酸酐溶解于有机溶剂中进行反应，得到混合溶液；B)将具有式(I)结构的化合物、具有式(II)结构的化合物与步骤A)得到的混合溶液混合，进行反应，得到反应液；C)将步骤B)得到的反应液与有机溶剂混合，过滤，得到表面电荷可转变的纳米凝胶；采用本发明提供的表面电荷可转变的纳米凝胶载药颗粒对人体无毒副作用，并且具有良好的水溶性、稳定性以及生物相容性。

摘要： 本发明公开一种基于U型梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法，其特征在于，该方法主要步骤包括：先制作环氧树脂绝缘试样；然后在环氧树脂绝缘试样表面进行U型梯度设计：将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导先减小后增大；将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，温度25°C，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。本发明对提高GIL绝缘子的性能和直流输电系统的安全性有重要的理论价值和工程意义。

摘要： 本发明公开一种基于∧型梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法，该方法主要包括如下步骤：先制作环氧树脂绝缘试样；然后，在环氧树脂绝缘试样表面进行线性梯度设计：将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导先增大后减小；将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置进行不同时间氟化处理，温度25°C，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。本发明对提高GIL绝缘子的性能和直流输电系统的安全性有重要的理论价值和工程意义。

摘要： 本发明公开一种基于线性梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法，其特征在于，该方法主要步骤包括：先制作环氧树脂绝缘试样；然后在环氧树脂绝缘试样表面进行线性梯度设计：将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导依次减小；将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，温度25°C，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。本发明对提高GIL绝缘子的性能和直流输电系统的安全性有重要的理论价值和工程意义。

摘要： 本发明提供了用于处理半导体晶圆的方法。该方法包括在封闭的放电室中对半导体晶圆实施放电工艺。该方法还包括在放电工艺之后通过使用第一处理模块处理半导体晶圆。在放电工艺期间，基于半导体晶圆的表面的特性来调节施加在半导体晶圆上的带电粒子。本发明的实施例还涉及在半导体制造中控制晶圆表面上的表面电荷的方法。

摘要： 本发明公开了一种表面电荷测量探头运动装置及表面电荷测试方法，表面电荷测量探头运动装置包括探测机构、第一运动机构及第二运动机构。探测机构包括第一驱动件和探头夹具，第一驱动件与探头夹具相连。第一运动机构与探测机构连接，第一运动机构能使得探测机构在第一方向上运动，从而能使得静电探头在第一方向上运动。第二运动机构与第一机构连接，第二运动机构通过使第一运动机构在第二方向上运动从而带动探测机构在第二方向上运动，进而带动静电探头运动。如此，表面电荷测量探头运动装置的静电探头既能在平面内进行转动，又能在第一方向和第二方向上进行运动，从而使得静电探头可以适用表面复杂的GIS盆式绝缘子，便于表面电荷测试准确定位。

摘要： 本发明公开一种利用表面电荷测量装置检测表面电荷的方法，主要步骤包括：首先分别制得不同比例的环氧树脂/SiC复合绝缘薄片试样，用酒精擦拭干净，并在真空环境中静置1h以上；然后将上述制得的环氧树脂/SiC复合绝缘薄片试样平放于测量装置针电极的正下方，在针电极施加8KV直流电压，3min之后断开电压；将上述试样从针电极下方迅速移至表面电位计测量探头正下方，测量得到表面电位衰减曲线，持续20min；最后根据表面电位衰减曲线，计算得到不同SiC质量分数的环氧树脂复合绝缘材料陷阱能级分布情况。本发明的检测方法满足表面电荷的测量要求，为非线性电导复合绝缘材料表面电荷特性的研究提供有力手段。

摘要： 本发明提供了一种表面电荷可转变的纳米凝胶的制备方法，包括以下步骤：A)将带有吗啉基团的引发剂与L-谷氨酸寡聚乙二醇单甲醚-N-环内酸酐溶解于有机溶剂中进行反应，得到混合溶液；B)将具有式(I)结构的化合物、具有式(II)结构的化合物与步骤A)得到的混合溶液混合，进行反应，得到反应液；C)将步骤B)得到的反应液与有机溶剂混合，过滤，得到表面电荷可转变的纳米凝胶；采用本发明提供的表面电荷可转变的纳米凝胶载药颗粒对人体无毒副作用，并且具有良好的水溶性、稳定性以及生物相容性。

摘要： 本发明涉及显示屏清洁技术领域，且公开了一种异电荷相消除显示屏表面电荷的滚动除尘设备，包括架体，所述架体的中部卡接有液晶屏，所述架体的左右两端固定连接有升降机构，所述升降机构的左端活动连接有控制机构，所述升降机构的右端活动连接有除电部件，所述架体的右端固定连接有摩擦带。该异电荷相消除显示屏表面电荷的滚动除尘设备，通过滑动架移动至架体上下两端时，分别控制触点断开或连通，控制电机启闭，使滚轮在滑轨内部往复滚动，达到清除显示屏表面灰尘的效果，通过转盘转动以及离心力和弹簧二弹力作用下，橡胶杆转动抵接摩擦带，产生电荷转移，吸收液晶屏表面正电荷，提高设备的实用性。

摘要： 本发明公开一种基于线性梯度表面处理的环氧树脂绝缘表面电荷抑制方法，其特征在于，该方法主要步骤包括：先制作环氧树脂绝缘试样；然后在环氧树脂绝缘试样表面进行线性梯度设计：将试样表面分为五个紧密连接的区域，设计表面电导依次减小；将试样放置在氟化处理设备内，按照单调分布梯度在不同位置处理不同时间，温度25°C，即可得到抑制表面电荷积聚的环氧树脂材料。本发明对提高GIL绝缘子的性能和直流输电系统的安全性有重要的理论价值和工程意义。