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随着近年来特高压电网和直流输电技术的快速发展,高压直流电缆的应用越来越广泛。而聚合物中的空间电荷问题是高压直流电缆发展的重要制约因素,解决高压直流电缆面临的空间电荷问题就迫切需要对传统绝缘材料进行改性或开发新型高性能绝缘材料,聚合物基无机纳米复合电介质因此逐渐成为电气绝缘领域研究的热点。本文设计并制备了聚乙烯基BN纳米复合材料,研究了不同掺杂含量的聚乙烯基BN纳米复合材料的微观结构、击穿与介电性能、电导特性、空间电荷特性,并且对其空间电荷进行了数值仿真。通过熔融共混法制备了不同掺杂含量的聚乙烯基BN纳米复合材料,采用冷场发射型扫描电镜对制备出的材料进行了显微结构表征,发现BN纳米颗粒在聚乙烯基体中大致呈均匀分布,分散性较好。击穿与介电性能研究表明,随着BN纳米颗粒掺杂含量的增加,LDPE/BN纳米复合材料的击穿场强先增大后减小,当纳米颗粒掺杂量为0.5%时,LDPE/BN复合材料的交流击穿场强达到峰值90.77kV/mm,相比纯LDPE的击穿场强提高了2.2%。由击穿孔形貌可以看出随着BN纳米颗粒掺杂含量的增大,LDPE/BN复合材料的耐电和热侵蚀性能随之提高。LDPE/BN纳米复合材料的介电常数和介质损耗都随温度的升高而增大,随场强的增加而增大;并且LDPE/BN纳米复合材料的介电常数和介质损耗都随着BN掺杂含量的增加先减小后增大。电导特性研究表明,不同掺杂含量的LDPE/BN复合材料的电导电流都随场强的升高而增大。在同一场强下,纯LDPE和0.1%、0.5%、3%掺杂含量的LDPE/BN复合材料四种材料的电流值都随温度的增加而增大。在高温高场下,3%掺杂含量的LDPE/BN复合材料的电阻率较大,说明3%掺杂含量的LDPE/BN复合材料在高温下具有较好的绝缘性能。空间电荷测量结果表明,高场强下纯LDPE的空间电荷问题非常严重,BN掺杂对于空间电荷的抑制效果非常明显,3%掺杂含量的LDPE/BN纳米复合材料对空间电荷的抑制效果最好。仿真结果表明,对聚乙烯中空间电荷行为进行的数值仿真结果与实际测试的空间电荷分布情况是一致的。综上所述,3%掺杂含量的LDPE/BN纳米复合材料在保持聚乙烯优异的电气绝缘性能的基础上对空间电荷的抑制效果最好。