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随着输电网络开始转向“超高压、大容量、远距离”方向发展,作为超、特高压直/交流输电的核心设备,变压器内部油/纸绝缘系统将面临更加艰难的挑战。间位芳纶(poly-m-phenyleneisophthalamide,PMIA)绝缘纸因其具有良好的热稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、阻燃性等性能优点而逐渐成为替代变压器内部传统植物纤维绝缘纸的重要材料,所以研究综合性能优异的PMIA绝缘纸具有重要的应用前景。然而,由于技术保密和市场垄断等原因,我国制造的PMIA绝缘纸与国外同类型绝缘纸还存在性能差距,而纳米科技的蓬勃发展为电气绝缘与材料领域的交叉融合提供了更加广阔的发展空间,绝缘材料微观理论的探索与宏观性能的表征具有重要的科学研究意义和工程实用价值。本文首先选取甲基和苯基两种不同官能团的聚倍半硅氧烷(polyhedral oligonmeric silsesquioxane,POSS)通过微观参数和宏观实验结果综合分析不同官能团POSS提升PMIA绝缘纸热稳定性的机制。其次,基于上一步的研究结果,利用分子动力学模拟和宏观表征结合的方式研究笼型和半笼型两种不同结构的POSS对PMIA绝缘纸热、力学、电气性能的影响。最后,基于前两步的研究结果,从分子动力学角度研究两种不同形式POSS对PMIA绝缘纸热、力学、电气性能的影响。本文取得的主要结论如下:(1)利用分子动力学模拟和宏观实验结合的方式研究了不同官能团POSS对PMIA绝缘纸热稳定性的影响。研究结果表明:经聚苯基倍半硅氧烷(polyphenylsilsesquioxane,PPSQ)改性后的PMIA绝缘纸在热稳定性上优于聚甲基倍半硅氧烷(polymethylsilsesquioxane,PMSQ)改性后的PMIA绝缘纸。(2)利用分子动力学模拟和宏观实验结合的方式研究了不同结构POSS对PMIA绝缘纸性能的影响。研究结果表明:经半笼型PPSQ改性后的PMIA绝缘纸在热、力学、电气性能等方面均优于笼型PPSQ改性后的PMIA绝缘纸。(3)利用分子动力学模拟的方式研究了不同形式POSS对PMIA绝缘纸性能的影响。研究结果表明,经聚甲基-苯基倍半硅氧烷(polymethylphenylsilsesquioxane,PMPSQ)改性后的PMIA绝缘纸在热、力学、电气性能等方面均优于PMSQ+PPSQ改性后的PMIA绝缘纸。