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复杂应力下金属化膜自愈特性的理论和实验研究
Theoretical and experimental studies on the self-healing properties of metallised capacitor films under multiple stresses
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https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1049/hve2.12459
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金属化膜的自愈特性是使得薄膜电容器能工作在高场强下的主要原因，且自愈特性决定了薄膜电容器的服役寿命。本文搭建了工况下的金属化膜自愈实验平台，系统分析了复杂应力下金属化膜自愈特性的变化规律，并以实验结果为基础，搭建了金属化膜自愈过程的动态电路模型，成功模拟出了自愈电流/自愈电压的变化过程。这些理论与方法有望给金属化膜工业制造过程提供理论和数据支撑。
正文导读
金属化膜的自愈特性是使得薄膜电容器能够以牺牲电容量为代价的方式换取更高的工作场强的主要原因，是薄膜电容器非常重要的一种特性。自愈特性在发生时会产生一个持续数微秒，幅值达安培级的脉冲电流，如图1所示。
目前，人们对于金属化膜自愈特性的研究仅仅为单一影响因素下自愈特性宏观的变化规律，对于实际环境中复杂应力下的自愈特性变化规律缺乏研究，且对于单个自愈现象的变化机制尚不明晰，这使得现今金属化膜的生产工艺改进缺乏理论和数据支撑，始终处于一种“经验主义”的状态，缓慢摸索前进，严重制约了薄膜电容器的发展和应用。
本课题组针对金属化膜制造工艺改进需要的理论及数据，搭建了复杂应力金属化膜自愈特性测试平台，如图2所示。
研究发现，压强的作用会大大降低其他应力的影响，成为影响自愈特性的主要因素，如图3，且自愈过后，薄膜表面存在大量碳沉积，如图4。
对自愈特性的理论探索搭建了电路模型，如图5所示，成功计算出了自愈电流/自愈电压，如图6。
作者简介
党智敏，清华大学，教授。
研究方向：
1. 聚合物电介质与薄膜电容器
2. 高压电介质基因工程
3. 柔性电功能敏感材料
王伟，华北电力大学，教授。
研究方向：
1. 聚丙烯电介质的制备与应用
2. 薄膜电容器的自愈特性
3. 高性能绝缘材料与功率器件封装技术
吴致远，华北电力大学，博士生。
研究方向：金属化膜及薄膜电容器的自愈特性。
期刊简介
High Voltage(《高电压(英文)》)(双月刊)创刊于2016年，由国家电网有限公司主管、中国电科院和英国工程技术学会联合主办、清华大学协办的开放获取学术期刊，在Wiley数字图书馆全英文出版。High Voltage是全球第一本以高压科学技术领域内最新研究进展为核心的英文学术刊物，致力于报道高电压工程及与高电压、大电流、强电磁相关的跨学科领域技术创新及应用研究，主要报道方向为电介质与电绝缘、放电等离子体及脉冲功率、强场效应、高电压工程。
2023 CiteScore (Scopus) : 9.6
2023 Journal Citation Indicator (Clarivate) : 0.95
2023 Journal Impact Factor (Clarivate) : 4.4
期刊主页
https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/journal/23977264
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