聚乙烯复合材料电导特性模拟仿真.pdf

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1、第19卷第1期哈尔滨理工大学学报Vo1．19No．12014年2月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYFeb．2014特约稿件纳米石墨／聚乙烯复合材料电导特性模拟仿真韩宝忠，高思明，李春阳，李长明，韩志东(1．哈尔滨理工大学电介质工程国家重点实验室培育基地，黑龙江哈尔滨150080；2国家电网黑河供电公司，黑龙江黑河164300)摘要：为研究各因素对纳米石墨／聚乙烯复合材料电导特性的影响，在仿真计算的基础上绘制了具有不同微结构的纳米石墨／聚乙烯复合材料的电导率与外施电场强度关系曲线．通过改变纳米石墨的添加量、径厚比和取向程

2、度设计了不同结构的纳米石墨／聚乙烯复合材料仿真模型，在其上下表面间施加直流电场后，利用COMSOL仿真软件基于有限元法模拟计算各模型内的电流密度分布，进而得到电流密度和电导率．研究结果表明：在纳米石墨的体积分数相同时，随着其径厚比和增加，在相同电场强度下复合材料的电导率显著增加；随纳米石墨沿外施电场方向取向程度的增大，复合材料的导电性明显提高．通过改变纳米石墨／聚乙烯复合材料的微结构可有效调控其电导特性．关键词：纳米石墨；聚乙烯；电导；仿真中图分类号：TM201．4文献标志码：A文章编号：1007-2683(2014)01—0090—05SimulationonElectrica

3、lConductivityofNanoGraphite／PECompositesklANBao．zhong，GAOSiminf，LIChun．yang，LIChang—ming，klANZhi—dong(1．KeyLaboratoryofEngineeringDielectricandItsApplication，MinistryofEducation，HarbinUniversityofScienceandTechnologyHarbin150080．China；2．StateGridHeiheElectricPowerSupplyCompany，Heihe164300，Chi

4、na)Abstract：Inordertoinvestigatetheelectricalconductivityofnanographite／polyethylene(PE)composites，therelationshipcurvesbetweentheexternalelectricalfiledstrengthandtheelectricalconductivityofnanographite／PEcompositeswithdifierentmicrostrncturesaregeneratedbasedonnumericalsimulation．Thesimulat

5、ionmodelsofnanographite／PEcompositesaredesignedthroughchangingthecontents，diametertothicknessratioandorienta—tiondegreeofnanographite．AfteraDCelectricalfieldisappliedbetweenupperandlowersurfacesofthecompos—ites，thedistributionofelectricalcurrentdensityiscalculatedbasedonthefiniteelementmethod

6、byusingtheCOMSOLsimulatingsoftware．andthentheelectricalcurentdensityandtheelectricalconductivitycanbeob—tained．Researchresultsindicatetheelectricalconductivityofthecompositesincreasessignificantlywiththein—creaseofdiametertothicknessratioofnanographiteatthesamenanographitecontentandelectrical

7、fieldstrength．Astheorientationdegreeofnanographitealongexternalelectricalfieldincreases，theelectricalconductivityofthecompositesobviouslyincreases．Itcanthereforebeconcludedthatchangeofthemicrostructuresofnanographite／PEcompositesiseffectiveto