微间隙持续放电下电缆接头温度-应力分布及界面开裂规律研究

为深入研究微间隙放电下电缆接头温度与应力的变化规律,探究其对电缆接头复合界面的开裂影响,本文以110 kV电缆中间接头为原型,结合实际电缆接头中气隙最常出现的位置建立三维仿真模型。以温度、应力及界面开裂量作为衡量电缆接头损伤程度的指标,在考虑接头附件与电缆本体间初始紧握力与气隙压强的情况下,利用有限元法计算出间隙放电能量、气隙压强、气隙厚度及气隙位置变化时接头温度与应力的变化规律,并重点研究间隙放电能量及气隙压强变化时接头复合界面的开裂情况。结果表明:随着间隙放电功率的增加,气隙附近局部温度和应力均呈快速上升趋势,在距原气隙一段距离出现界面开裂现象并形成新气隙。随气隙压强的增加,气隙面应力呈先下降后上升趋势,气隙负压有增大局部应力的效果,而气隙正压在一定区间内可以减小局部应力,并导致气隙两侧界面开裂造成原有气隙的持续扩张。

高优值热电材料的能态、声子和载流子及其热应变

热电材料是一种可以实现热电转换的功能材料,目前低热电转换效率严重阻碍了热电材料的广泛应用。从微观结构入手,研究热电材料的共性特征和热应变规律是提高热电转换效率和探索新型高效热电材料的突破口。以合金型热电材料为基础,运用分子模拟技术分析合金型热电材料的能带结构和态密度、声子速度和载流子相对质量,并通过与非热电材料相应指标计算值的对比,得出二者之间相对关系以及高性能热电材料建议参数,并分析这些微观特征的热应变规律。结果表明:高优值热电材料的载流子相对质量是非热电材料的15倍,非热电材料能隙最小值是高优值热电材料的20倍,声子速度最小值是高优值热电材料的4倍;每种高优值热电材料都有最优温度区间,体现为态密度峰值高和载流子相对质量上升幅度大;同样的,高优值热电材料也有最佳温度值,在此温度值下态密度峰值和载流子相对质量可达到峰值。

PMMA短链接枝下SiO_(2)与硅橡胶基体界面结合强度的分子模拟研究

为改善SiO_(2)与甲基乙烯基硅橡胶(MVSR)基体的结合强度,选取聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为SiO_(2)的接枝链,以分子模拟为计算手段,通过结合能、分子重叠长度和均方位移的变化,研究在PMMA短链不同接枝密度和接枝链长下SiO_(2)与MVSR基体界面结合强度的变化规律以及电场和温度对SiO_(2)与MVSR基体界面结合强度的影响规律,并与SiO_(2)未接枝和KH570接枝进行比较。结果表明:PMMA作为接枝链对SiO_(2)与MVSR界面结合强度的改善效果相较于常用硅烷偶联剂KH570更好。当接枝密度为13%或16%,接枝链长为5时,PMMA的接枝效果最佳。在负向电场下,界面结合强度随场强的增大而增大,而在正向电场下则随场强的增大而减小。温度的升高会导致SiO_(2)与MVSR界面的结合强度持续降低。

热电材料Ca_(3)Co_(4)O_(9)掺杂Ag、Yb改性的量子化学计算

Ca_(3)Co_(4)O_(9)是近年来公认的适合在恶劣环境下应用的热电材料,但低功率因子限制了其在热电转换方面的表现。为探究Ca位双掺杂Ag-Yb是否可进一步改进Ca_(3)Co_(4)O_(9)的性能,建立了Ca_(3)Co_(4)O_(9)体系、Ca位的单掺杂Ag、Yb体系以及双掺杂Ag-Yb体系的理论模型,基于量子化学计算并分析了单、双掺杂体系的马利肯键布居、态密度和载流子相对质量,从微观特征变化探究掺杂对功率因子的影响。结果表明:双掺杂Ag-Yb体系整体布居数较单掺杂体系降低更多;双掺杂Ag-Yb后,费米能级处态密度值显著增加,价带顶部上移,带隙减小,体系赝能隙减小;双掺杂体系的载流子相对质量大幅增加。

Mg_(2)X(X=Sn,Pb)和Mg_(3)X_(2)(X=Sb,Bi)热电性质的第一性原理研究

为探索性能更优的Mg基热电材料,本文基于第一性原理,结合分子动力学从能带结构和态密度、马利肯键布居以及载流子相对质量等微观层面研究Mg_(2)X(X=Sn,Pb)和Mg_(3)X_(2)(X=Sb,Bi)在基态、施加温度场和压力下的电子结构和热电性质.研究表明:Mg_(2)Sn,Mg_(2)Pb,Mg_(3)Sb_(2)和Mg_(3)Bi_(2)分别在温度为800 K,750 K,700 K和800 K左右时能隙最小,态密度峰值和载流子相对质量达到峰值,键布居数最小,热电性能最优;Mg_(2)Sn和Mg_(2)Pb在低压1~4 GPa时热电性能更理想,Mg_(3)Sb_(2)和Mg_(3)Bi_(2)在高压4~8 GPa时热电性能更理想,微观特征均表现为导带底下降接近价带,同时键布居数减小,载流子相对质量增加.