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摘 要

提升原料外部排斥水分子，或憎水能力，可采取低温等离子体技术把原料外部加工改性，提升其液体在同体表面收缩的能力；研究了真空紫外线对于赋予材料表面新的性能的作用；拥有新能力的疏水材料外层的液体同体表面收缩能力有了显著优化，这种高科技和设施都能通过推广活动对工业创造的极大的价值。
本研究以自主开发的纳秒与微秒脉冲电源，构建出等离子体射流应用设备，探讨了等离子体射流的生成条件与特质，根据各种前提下将有机玻璃(PMMA)进行表面改性，获得了憎水结果，并通过真空沿面闪络实验和多种测量手段，证明了等离子体表面改性能够有效提高PMMA的真空沿面耐压能力。

采用射流阵列对材料表面进行改性处理，能够对其沿面闪络电压起到明显的提升作用，改性处理后环氧树脂和玻璃两种材料的表面干闪电压提升百分数均超过 19%。实验中，未处理样片与憎水改性样片的表面液滴形状是影响材料表面电场分布的主要因素，超憎水表面的液滴能够在电场力作用下移动，从而对闪络发生前的材料表面电场分布构成影响，因此，改性处理后的材料表面湿闪电压得到了显著提升。

关键词：低温等离子体 射流 憎水性 电学特性 闪络电压

Study on the Hydrophobicity and Electrical Properties of PMMA Surface Modified by Low Temperature Plasma Jet

Abstract

To enhance the ability of the material to repel water molecules or repel water, low-temperature plasma technology can be used to modify the exterior of the raw material to improve its ability to shrink on the same body surface; the role of vacuum ultraviolet light in giving new properties to the surface of the material has been studied; The ability to shrink the liquid homogenous surface of the outer layer of the new capacity hydrophobic material has been significantly optimized. This high-tech and facility can create great value for the industry through promotion activities.
   In this study, the plasma jet application equipment was constructed with the nanosecond and microsecond pulse power sources independently developed, the generation conditions and characteristics of the plasma jet were discussed, and the surface of the organic glass (PMMA) was modified according to various premises to obtain The results of water repellency are shown, and the vacuum surface flashover experiment and various measurement methods prove that the plasma surface modification can effectively improve the vacuum surface pressure resistance of PMMA.
Using a jet array to modify the surface of the material can significantly improve the flashover voltage along the surface. After modification, the surface dry flash voltage of epoxy and glass materials increased by more than 19%. In the experiment, the surface droplet shape of the untreated sample and the hydrophobic modified sample is the main factor affecting the distribution of the electric field on the surface of the material. The droplets on the super-hydrophobic surface can move under the action of the electric field force, thereby affecting the material before the flashover occurs. The surface electric field distribution has an influence, therefore, the wet flash voltage on the surface of the modified material has been significantly improved.

Keywords: low temperature plasma; jet; water repellency;

electrical characteristics; flashover voltage

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.1.1 研究背景及应用需求 1

1.2大气压低温等离子体简介 2

1.3 低温等离子体表面改性特点 3

1.4 大气压低温等离子体在材料改性领域的应用 4

1.5射流在材料改性领域的研究现状 5

第二章 实验装置及材料表面性能检测与分析方法 6

2.1 实验与改性装置介绍 6

2.2 放电特性测量方法 8

2.3电气参量计算方法 8

2.4憎水性测试方式 9

3.1 PDMS添加对射流放电特性的影响 11

3.1.1 发光图像 11

3.1.2电学特性 13

3.1.3 光学特性 15

3.2 HMDSO添加对射流放电特性的影响 17

3.2.1发光图像 17

3.2.2电学特性 18

3.2.3 光学特性 22

3.3本章小结 24

第四章 等离子体射流改性PMMA表面 25

4.1 改性处理条件对材料表面憎水性的影响 25

4.2 改性处理时间的影响 26

第五章 总结 33

参考文献 35

致谢 40

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1 研究背景及应用需求

允许电压流通却不导电的材料表层具备的击穿特性于各种电器与电力网的安全工作起着核心影响。比起绝缘固体载体和绝缘空气，真空内的固体绝缘比表面闪络电压和击穿电压低几十倍，因此绝缘材料的表面耐压是电源绝缘的薄弱环节之一。特别是随着高压交流直流输电技术的迅速发展，电力系统对绝缘设备材料表面击穿电压的要求越来越高。近年来，随着工业污染的日益严重，经常出现烟雾天气，高压电力设备绝缘材料表面容易积聚污垢，雨雾天气下容易产生湿闪或污垢闪。电厂发生沿面闪爆事故，造成照明和绝缘、电气设施损坏，对重特大电网运行造成严重威胁，造成严重的人员安全和经济损失。因此，通过抗污闪和湿闪性能来提高电力系统长期运行的安全性和稳定性，是电力工程领域的一个重要研究方向。

绝缘材料的表面闪络特性受材料介电常数、绝缘材料、电极形状、表面电荷密度、绝缘材料表面微观形貌、外加电压等因素的影响，图1显示了绝缘材料表面产生边缘冲洗的过程，这种冲洗是疲劳和肮脏的，材料表面是肮脏的，材料表面是肮脏的，它不仅破坏了气隙，而且还破坏了沿表面暴露在空气表面上的湿气污垢层是局部电弧电离、演变、湮灭和再燃的过程。根据相关研究，可以提高绝缘材料表面的拒水性，大幅度降低水滴的穿透程度，降低绝缘材料的附着力，增强抗沾污能力，并且绝缘材料表面在潮湿污垢区域的表面受到根本的抑制。通过改善绝缘材料的表面，可以有效地抑制湿闪和污垢发生^[1-4]。

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