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由于SF6具有极强的温室效应，而C5F10O气体不仅环境相容性好，而且绝缘性能优良，具有在中低压开关柜等设备中替代SF6的潜力。但是，C5F10O气体绝缘介质是否能够与设备内部金属、绝缘或密封材料长期相容是决定其工程应用的关键。为此，本文聚焦C5F10O气体绝缘介质与设备内部金属铜材料的相容性开展研究，所开展的工作和取得的创新性结论如下：
(1)通过旋转C5F10O分子内部的C-C单键，获取六个能量较低、结构稳定的构象异构体，并基于密度泛函理论分析C5F10O构象异构体的分子结构和能量构成。结果表明，能量最低的C5F10O构象的羰基连接两端基团的C-C键最短，结构最为稳定，六个构象能量的主要差异表现在分子动能和静电能上；并根据前线轨道HOMO-LUMO能隙判断了C5F10O构象及其主要分解产物的化学反应活性。
(2)构造了若干C5F10O及其主要分解产物与Cu(111)表面的吸附模型，通过体系结构、电子密度分布及电子态密度分析，发现C5F10O和C3F6O主要通过羰基O原子与Cu(111)表面发生化学吸附，电子由Cu表面流向吸附的O原子；主要分解产物CF4、C2F6、C3F8、C3F6、CF2O、C2F4O、CO2与表面仅发生物理吸附，气体和Cu表面未发生明显的电子流动，但气体分子内部靠近表面的键长均一定程度地伸长；而C2F4和CO分别在桥位和三重空位的吸附位点发生化学吸附，以C原子与表面Cu原子形成稳定的化学键。
(3)分析了C5F10O在Cu(111)气固界面的分解机理，发现气固界面的存在对C5F10O分解和主要分解产物生成的反应过程均有一定程度影响，吸附态的气体分子与金属铜表面成键，导致分子内部的键能减弱。C5F10O以化学吸附态在表面不涉及Cu原子参与反应的情况下，分解为C2F4O和C3F6的反应能垒比在自由空间中降低了约21kcal/mol；而当C5F10O解离吸附在表面，涉及Cu原子参与反应时，反应能垒进一步降低了约7kcal/mol，认为金属铜材料具有促进C5F10O分解的作用。此外，对比了金属铜、金属银和金属铝对C5F10O初步分解的能垒大小，结果表明三种金属对C5F10O分解的催化作用大小依次为金属铜、金属铝和金属银。
因此，在实际设备应用中，应对气体绝缘设备内部触头等金属部件镀银，以避免C5F10O吸附于金属材料表面而导致C5F10O混合气体的含量减少，造成气体绝缘强度的降低；此外，铜件镀银还可提高C5F10O过热分解所需的温度，起到保障C5F10O化学稳定性的作用。
(1)通过旋转C5F10O分子内部的C-C单键，获取六个能量较低、结构稳定的构象异构体，并基于密度泛函理论分析C5F10O构象异构体的分子结构和能量构成。结果表明，能量最低的C5F10O构象的羰基连接两端基团的C-C键最短，结构最为稳定，六个构象能量的主要差异表现在分子动能和静电能上；并根据前线轨道HOMO-LUMO能隙判断了C5F10O构象及其主要分解产物的化学反应活性。
(2)构造了若干C5F10O及其主要分解产物与Cu(111)表面的吸附模型，通过体系结构、电子密度分布及电子态密度分析，发现C5F10O和C3F6O主要通过羰基O原子与Cu(111)表面发生化学吸附，电子由Cu表面流向吸附的O原子；主要分解产物CF4、C2F6、C3F8、C3F6、CF2O、C2F4O、CO2与表面仅发生物理吸附，气体和Cu表面未发生明显的电子流动，但气体分子内部靠近表面的键长均一定程度地伸长；而C2F4和CO分别在桥位和三重空位的吸附位点发生化学吸附，以C原子与表面Cu原子形成稳定的化学键。
(3)分析了C5F10O在Cu(111)气固界面的分解机理，发现气固界面的存在对C5F10O分解和主要分解产物生成的反应过程均有一定程度影响，吸附态的气体分子与金属铜表面成键，导致分子内部的键能减弱。C5F10O以化学吸附态在表面不涉及Cu原子参与反应的情况下，分解为C2F4O和C3F6的反应能垒比在自由空间中降低了约21kcal/mol；而当C5F10O解离吸附在表面，涉及Cu原子参与反应时，反应能垒进一步降低了约7kcal/mol，认为金属铜材料具有促进C5F10O分解的作用。此外，对比了金属铜、金属银和金属铝对C5F10O初步分解的能垒大小，结果表明三种金属对C5F10O分解的催化作用大小依次为金属铜、金属铝和金属银。
因此，在实际设备应用中，应对气体绝缘设备内部触头等金属部件镀银，以避免C5F10O吸附于金属材料表面而导致C5F10O混合气体的含量减少，造成气体绝缘强度的降低；此外，铜件镀银还可提高C5F10O过热分解所需的温度，起到保障C5F10O化学稳定性的作用。