近日，清华大学电机系张贵新教授和党智敏教授课题组在学术期刊Nature Reviews Electrical Engineering发表题为Polymeric insulating materials characteristics for high-voltage applications的综述文章，总结了高压环境下聚合物绝缘材料的失效机理及相应的性能提升策略，展望了高性能聚合物绝缘材料的未来发展方向，是该期刊出版的首篇高压绝缘领域的文章。论文第一作者为清华大学电机系博士毕业生王天宇，通讯作者为清华大学电机系张贵新教授、党智敏教授，共同通讯作者还包括宁夏大学冒杰副教授和西安交通大学张博雅副教授。

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电能的大规模传输是电气化的基础，高压输电是实现这一目标的重要技术手段，其中绝缘问题是高电压技术中面临的突出挑战。聚合物因其优越的绝缘性能、耐腐蚀性、化学稳定性、易加工性和成本效益作为核心绝缘框架广泛的应用于高压电气设备中。本综述首先概述了聚合物绝缘材料在高压领域的应用场景及在高压环境下面临的挑战。

聚合物绝缘材料在高压输电中的应用

然后，本文介绍了聚合物绝缘材料体相击穿的机制，并从分子设计、降低自由体积、陷阱调控和阻挡电击穿发展几个角度介绍了提升体相击穿强度的方案。关于沿面闪络，本文通过介绍表面电荷积聚、表面污染和二次电子发射，分别介绍了在不同应用场景下聚合物绝缘材料沿面闪络发生的主要诱因以及相应的提升策略。此外，本文还介绍了聚合物绝缘材料如何更好地适应各种极端环境，例如高温环境、极端低温、强辐射环境和强腐蚀环境。最后，本文介绍了目前高压聚合物绝缘仍未解决的问题，并对未来发展方向进行了展望。

提升聚合物绝缘材料击穿强度的策略

聚合物绝缘材料沿面闪络的诱发因素及提升策略

论文链接：https://www.nature.com/articles/s44287-024-00070-5

引文信息：T. Y. Wang, J. Mao, B. Zhang, G. X. Zhang, Z. M. Dang. Polymeric insulating materials characteristics for high-voltage applications. Nat. Rev. Electr. Eng., 2024

https://doi.org/10.1038/s44287-024-00070-5