基于分子动力学的气体材料的电弧诱导烧蚀行为

《Journal of Applied Polymer Science》：Arc-Induced Ablation Behavior of Gassing Materials Based on Molecular Dynamics

直流断路器气化材料热解机理及绝缘性能研究 通过ReaxFF分子动力学模拟与宏观实验验证，对比PA46、PA66、PA6的热解行为发现：PA66三元环最少且绝缘最佳，PA46碳环总量最高且电晕敏感度最高，PA6居中。微观机理与宏观性能（碳沉积、电晕放电）一致，证实分子模拟在气化材料筛选中的有效性。

　　

摘要

在全球“双碳”目标的推动下，新型清洁能源技术的发展为直流电力设备带来了机遇，同时需要明确直流断路器中气体生成材料的热解机制。本研究选取了三种高性能聚酰胺材料（PA46、PA66和PA6）作为研究对象，利用ReaxFF反应力场分子动力学方法模拟它们的热解过程并进行比较，并通过宏观材料分析技术验证了模拟结果。模拟分析了材料在电弧放电下的分解路径及小分子产物的形成机制，揭示了不同的键断裂方式。从碳残留物来看，PA66含有最少的三环结构，而PA46的总碳环含量最高；另一方面，关于碳沉积和局部放电的宏观实验表明，在这三种气体生成材料中，PA66的绝缘性能相对较好，但对局部放电的敏感性最高，PA6则处于中间位置。这种性能排序与模拟中产生的焦油和焦炭量一致。对碳环形成的定性和定量分析以及实验结果进一步证明了通过模拟研究微观机制的可行性。本研究为筛选气体生成材料提供了可靠的方法，并为电力设备的创新开发提供了有益的见解。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。