绝缘体表面结构和微观形貌对提高器件真空闪络特性有重要影响。首次提出了表面具有均匀分布纳米级空穴聚合物绝缘子的化学制备方法。通过本体聚合制备纳米级二氧化硅颗粒均匀分布的交联聚苯乙烯复合材料, 机械加工成聚合物绝缘子后, 采用氢氟酸化学腐蚀的方法将绝缘子表面氧化物颗粒去除。采用透射电子显微镜、表面电阻率和短脉冲高压测试平台分别对处理前后绝缘子的表面形貌和绝缘等性能进行了表征, 结果表明: 处理后的交联聚苯乙烯复合材料绝缘子的表面形成了20~50 nm直径的空穴, 空穴的大小和数量分布分别由二氧化硅颗粒的粒径和加入量控制。这种具有特殊表面结构的新型绝缘子的沿面闪络电压较纯交联聚苯乙烯绝缘子提高了15%~20%, 并保持了较好的力学及加工性能。研究方法和实验结果对聚合物绝缘子的表面结构设计及高性能绝缘子的研制提供了一种新的途径。

研究了不同紫外辐照时间对聚醚酰亚胺(PEI)薄膜介电性能的影响。采用FT-IR和SEM表征了PEI薄膜的分子结构和微观形貌。结果表明, 紫外辐照后PEI薄膜在1742 cm-1处的吸收峰比原薄膜增大, 说明PEI分子链中的C=O基团随辐照时间的增加而增加, 并在薄膜表面产生了微裂纹。对PEI薄膜的介电性能进行的研究结果表明, 随着紫外辐照时间的增加, PEI薄膜的介电常数和介电损耗增大, 而表面电阻率下降, 体积电阻率基本不变。并随紫外辐照时间的增加, 直流击穿强度呈先增加后降低的趋势, 一定辐照剂量可使薄膜发生交联反应, 使击穿场强较原薄膜提高20%以上。

交联聚苯乙烯具有优异的电气性能、力学性能和可加工性能，已作为高压绝缘材料得到了重要应用。随着脉冲功率技术向小型化方向发展，对交联聚苯乙烯真空沿面闪络性能提出了更高要求。以苯乙烯为单体，二乙烯基苯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，采用超声波分散技术将不同质量分数的云母均匀分散于溶液体系中，通过原位自由基聚合制备出云母/交联聚苯乙烯复合材料。采用红外光谱、电子扫描显微镜等对材料组成和形貌进行了表征，采用短脉冲高压测试平台研究了云母对交联聚苯乙烯真空沿面闪络性能的影响。结果表明，当云母质量分数低于5%时，复合材料中云母为均匀分散状态，随着掺杂量进一步提升，出现了明显的团聚现象；当云母质量分数为3.5%~5%之间时，真空沿面闪络击穿电压和耐电寿命较交联聚苯乙烯得到了明显提升。