基于丝胶蛋白-MoS2忆阻器的人工伤害感受器：触觉与痛觉感知功能的创新研究

为提升合成酯绝缘油的电气性能，研究人员通过添加六方氮化硼(h-BN)纳米材料，系统探究了不同粒径h-BN对五羟甲基丙烷酯绝缘油的介电损耗因子(DDF)、体积电阻率(VR)和交流击穿电压(BDV)的影响。研究发现2 μm粒径h-BN可使DDF降低25%，0.6 μm粒径h-BN使BDV提升19%，为绿色能源设备绝缘材料优化提供了新思路。

　　

随着全球绿色能源转型加速，电力设备绝缘介质的性能优化成为关键课题。合成酯绝缘油虽具有化学稳定性和绝缘优势，但其高运动粘度与介电损耗因子(DDF)导致散热效率不足，制约了在海上风电等严苛环境中的应用。六方氮化硼(h-BN)作为二维绝缘材料，兼具卓越导热性和绝缘特性，但其粒径效应对合成酯绝缘油电气性能的影响机制尚不明确。

长沙理工大学化学与制药工程学院分析测试中心的研究团队在《Surfaces and Interfaces》发表研究，通过分离不同粒径h-BN（2 μm、1 μm、600 nm），系统评估了其对五羟甲基丙烷酯绝缘油电气性能的调控作用。研究采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-vis)进行材料表征，结合动态光散射(DLS)分析分散稳定性，最终通过介电性能测试和击穿电压实验揭示粒径-性能关系。

关键实验技术
研究首先通过溶剂分离法获得三种粒径h-BN，采用SEM定量形貌特征（2.3 μm、1.0 μm、600 nm），XRD确认晶体结构完整性，XPS解析表面B-N键合状态。随后将h-BN添加至合成酯油中，通过DLS测定粒径分布和Zeta电位评估分散稳定性，最后测试DDF、VR和BDV等电气参数，结合偶极矩和静电势理论分析作用机制。

材料表征结果
SEM显示大粒径h-BN(L-h-BN)呈边缘光滑的薄层结构，平均尺寸2.3 μm。XRD谱图中2θ=26.7°的(002)晶面衍射峰证实了六方晶系结构，XPS显示B 1s和N 1s结合能分别为190.8 eV和398.1 eV，表明表面未发生化学改性。UV-vis带隙分析显示所有h-BN均保持绝缘特性。

电气性能调控
研究发现：1）2 μm h-BN在0.01 wt%添加量下使DDF降至0.127%（较基础油降低25%），VR提升155%；2）600 nm h-BN在0.005 wt%浓度使AC击穿电压从66.7 kV增至79.4 kV；3）中等粒径h-BN对性能改善作用较弱。静电势分析表明，大粒径h-BN通过减少偶极子形成降低DDF，而小粒径h-BN因更高比表面积增强电荷捕获能力，从而提升BDV。

结论与意义
该研究首次阐明h-BN粒径与合成酯绝缘油电气性能的构效关系：大粒径材料优化介电性能，小粒径材料提升击穿强度。成果为电力设备绝缘材料的精准设计提供了理论依据，尤其对海上风电变压器等严苛工况下的绝缘系统开发具有重要指导价值。研究获得广东电网电力科学研究院科技项目(03610020230301KC00030)和湖南省教育厅科研重点项目(23A0269)支持。