绝缘体材料及其制造方法技术

填充真空的中空气泡嵌入于绝缘材料中，以便利用抽真空空腔的高击穿电压，即，处于低于Ｐａｓｃｈｅｎ定律最小值的真空下的气泡来实现重量轻的绝缘材料。加压的中空气泡嵌入于绝缘材料中，以便利用加压空腔的高击穿电压，即，处于高于Ｐａｓｃｈｅｎ定律最小值的压强下的气泡来实现重量轻的绝缘材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种绝缘体材料、 一种绝缘体装置、 一种用于制造绝缘体材料和绝缘体装置的方法以及用于嵌入绝缘体材料中的气泡(alveole),具 体而言，涉及能够提供改善的重量轻的绝缘体材料和绝缘体装置的绝缘体 材料和绝缘体装置以及其制造方法。
技术介绍
在特定的应用中，需要重量轻的绝缘体材料，尤其是在暴露于大加速 度时，例如在计算机断层摄影装置中，高压部件以高速旋转，这会导致组 件的高的径向加速度。因此，需要一种重量轻的材料，以便减小运动质量， 从而减小由于高的径向加速度导致的力。从EP 1 176 856知道，将固体高 压绝缘材料用作一种填料，该材料例如基于环氧树脂，其应当具有小重量 的中空微球。对于理想的高压构造而言，必需要权衡这些中空微球的设计 参数。为了通过例如玻璃的微球的给定材料得到最低的重量，实现具有薄 壁厚度的较大中空微球是有用的，在将这些微球作为填料连同硬化剂和像 偶联剂等其他成份放入环氧树脂中时，可得到最低的总重量。然而，微球的直径影响介电强度，直径越大，由于部分放电(PD)而 使耐电强度越低，在形式为由气体填充的中空微球的气态空间中，由于电 场增强，在固体材料内部的气体包围中会发生这种情况。这些部分放电从 特定点火电压开始发生，这取决于中空微球之内加速隙处的气体压力，部 分放电开始电离过程，电离过程导致电子雪崩，击中微球的内表面。理论 上这一过程被称为部分放电过程。从一定时间内一定能量开始，由部分放 电导致的这种电侵蚀过程首先根据壁厚破坏例如玻璃的中空微球的壁，接 下来破坏包围的环氧树脂基质，导致绝缘材料完全击穿。从其他固体绝缘 材料，例如用于具有聚合物绝缘材料的高压电缆的材料，也知道有这些效 应。为了防止部分放电，必需要将中空微球的直径以及其中的加速隙减小 到不会发生部分放电的量。由于取决于生产工艺，中空微球标称填充有例如空气、N2、 C02、 S02的气体，对于计算部分放电点火电压而言所谓的 Paschen定律是有效的。对于小的加速隙和低压而言，点火电压与气体压力 p乘以加速隙距离d成比例，其中，加速隙对应于空心球体的直径。这意味着必需要使压力或直径的任一个为零，以得到防止部分放电的 最高点火电压。点火电压必需要高于正常电压，正常电压是从内部分压器 所分的总构成施加到特定微球的，这对应于部分放电击穿的理论。减小直径意味着壁厚与气体填充体积的关系变差，由此总的混合材料 重量升高。
技术实现思路
有鉴于此，可以将提供一种在重量和介质强度方面具有充分高性质的 高压绝缘材料视为本专利技术的目的。本专利技术的目的是通过独立权利要求的主题解决的，其中，在从属权利 要求中包括有利实施例。根据本专利技术的示例性实施例，提供了一种气泡，所述气泡具有包封空 腔的壁，其中，气泡的壁包括气孔，气孔的尺寸允许气体分子通过气泡壁， 并阻止聚合物分子从气泡外部传递到内部。利用具有多孔壁结构的气泡，壁具有气孔，孔的直径能够使像空气、 N2、 C02、 S02的气体分子通过但足够小，使得像例如环氧树脂及其硬化 剂成分的典型热固性材料的聚合物链不能通过，可以将这些气泡用作绝缘 材料之内的填料。可以对气泡抽真空，使得气泡之内的气体可以从气泡的 空腔逃逸，同时避免聚合物分子进入，以维持气泡中的真空。根据本专利技术的示例性实施例，该气泡具有气孔，气孔的尺寸允许气体 分子从所述气泡内部传递到外部，其中，所述气体分子选自由N2、 C02和 S02构成的组。应当指出，仅仅出于定义气泡壁中气孔直径的目的给出了所述气体分 子，特别是因为上述气体是在生产像中空玻璃球的气泡期间产生的。气泡 也可以具有能够让其他气体分子，尤其是在制造中空气泡期间产生的那些气体分子通过的气孔。应当指出，可以将气泡视为开放多孔泡沫结构，该 结构具有多个子空腔，且考虑到相应气体分子的有效截面确定气孔尺寸的 量。可以认为抽真空过程类似于通过膜扩散。气孔的截面可以取决于气体分子的种类和温度，即，尽管气体分子的几何直径可能小于例如1 nm (纳 米)(例如，N2分子的直径为大约0.31 nm， 02分子的直径为大约0.36 nm)， 但分子的有效截面可以大得多。于是，必需要将气孔的几何尺寸设计得大 于相应分子的几何直径，从而使气孔允许气体分子通过。由技术人员考虑 实际要求对孔径进行适当设计。根据本专利技术的示例性实施例，所述气孔的尺寸阻止聚合物分子从所述 气泡外部传递到内部，所述聚合物分子选自包括环氧树脂和/或聚酯类树脂 及对应硬化剂成分、硅橡胶、热固性材料、热塑性材料、硅酮油和/或矿油 的材料组。应当指出，也可以考虑将像矿油的聚合物的不规则链用作关于本专利技术 的聚合物分子。此外，还应当考虑到非常短的聚合物分子，像仅几个单体 单元的构造。根据本专利技术的示例性实施例，所述气泡的壁由选自包括玻璃、陶瓷、 酚醛树脂和/或丙烯腈共聚物的材料组的材料形成。这些材料为设计气泡的多孔壁结构提供了良好的性质，并允许提供气 体分子通过气孔的可能。根据本专利技术的示例性实施例，气泡基本具有球形式形状或椭球形式形 状。球和椭球为强场应用几何学提供了良好性质。此外，应当指出，气泡 之内的空腔可以是具有多个子空腔的开放多孔结构。然而，也可以使用任 何其他外部形状的气泡。根据本专利技术的示例性实施例，所述气泡具有5 pm (微米)到500 pm 的直径，优选地具有10 pm到200 )am的直径，更优选地具有80 |im到160 Mm的直径。利用气泡，例如具有这种直径的球或椭球，可以施加真空，真空适于 减少气泡空腔中的电击穿，同时，可以减小包括作为填料的气泡的绝缘体 的整体重量。气泡的壁可以具有大约0.5 pm到5 nm，优选地1 到2 pm 的厚度。根据本专利技术的示例性实施例，提供了一种绝缘体材料，其包括基质材料和多个气泡，所述气泡在低于对应于Paschen定律最小值的压强的压强下 被抽真空。根据本专利技术的示例性实施例，所述压强等于或低于对应于Paschen定律 中所表示的击穿电压为Paschen定律最小值的击穿电压两倍时的压强的压 强。事实上，技术人员会选择相对于期望击穿电压适当的真空。Paschen定律描述了击穿电压与压强和间隙距离之积之间的关系。根据 Paschen定律，如果压强和直径之积非常低或如果直径和压强之积非常高， 击穿电压会增大。在这之间，击穿电压具有最小值。因此，在提供具有恒 定直径的间隙时，为了提高击穿电压，压强必需非常高或非常低。为了提 高击穿电压，常常使用高于对应于Paschen定律最小值的压强的压强。然而， 根据本专利技术，对气泡抽真空以达到Paschen定律曲线的范围，其对应于低于 对应于Paschen定律最小值的压强的压强。于是，为了填充气泡不需要像六 氟化硫SF6那样引起负温室效应的特殊气体，此外，通过施加适当压强的 真空，利用抽真空的气泡可以实现类似效果。根据示例性实施例，如上所述，绝缘体材料中使用的气泡是具有包封 空腔的壁的气泡，其中，气泡的壁包括气孔，所述气孔的尺寸允许气体分 子从气泡内部传递到外部，并阻止聚合物分子从气泡外部传递到内部。于是，可以将气泡与基质材料混合，然后可以对其抽真空，这是由于 气泡的气孔允许气体逃逸并阻止较大的聚合物分子从气泡外部进入其内 部。基质材料应当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有包封空腔（１２）的壁的气泡，其中，所述气泡（１０）的所述壁（１１）包括气孔（１３），所述气孔的尺寸允许气体分子（４）通过所述气泡的所述壁，并阻止聚合物分子（５）从所述气泡的外部传递到内部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H尼格尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]