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基于密度泛函理论的外电场下盐交联聚乙烯分子的结构及其特性

李亚莎 谢云龙 黄太焕 徐程 刘国成

基于密度泛函理论的外电场下盐交联聚乙烯分子的结构及其特性

李亚莎, 谢云龙, 黄太焕, 徐程, 刘国成
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  • 交联聚乙烯是主要的高压电缆绝缘材料.为了研究外电场对盐交联分子结构的影响,本文对Zn原子使用def2-TZVP基组,C,H,O原子使用6-31G(d)基组,运用明尼苏达密度泛函(M06-2X)对交联聚乙烯分子进行优化得到了它的稳定结构.并研究了不同外电场(00.020 a.u.,1 a.u.=5.1421011 V/m)作用下盐交联聚乙烯分子结构和能量变化,外电场对前线轨道的能级和成分的影响,原子之间的键级、断键和红光光谱的变化.研究结果表明:随着电场的增大,交联聚乙烯分子从空间网状结构逐渐变成线性结构,总能量降低,但势能增大,偶极矩和极化率升高,交联聚乙烯分子的稳定性随着电场的增大而降低;最高占据轨道能级持续增大,最低空轨道能级从0.011 a.u.电场开始持续降低,能隙持续降低,临界击穿场强为11.16 GV/m;沿电场方向聚乙烯链端表现出亲核反应活性,它的CC键更容易断裂,形成甲基碳负离子,逆电场方向聚乙烯链端表现出亲电反应活性,它的CH键更容易断裂形成H正离子;分子红外光谱高频区吸收峰明显红移,低频区吸收峰既有红移又有蓝移.
      通信作者: 李亚莎, liyasha@ctgu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51577105)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-25
  • 修回日期:  2018-06-09
  • 刊出日期:  2018-09-20

基于密度泛函理论的外电场下盐交联聚乙烯分子的结构及其特性

  • 1. 三峡大学电气与新能源学院, 宜昌 443002
  • 通信作者: 李亚莎, liyasha@ctgu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51577105)资助的课题.

摘要: 交联聚乙烯是主要的高压电缆绝缘材料.为了研究外电场对盐交联分子结构的影响,本文对Zn原子使用def2-TZVP基组,C,H,O原子使用6-31G(d)基组,运用明尼苏达密度泛函(M06-2X)对交联聚乙烯分子进行优化得到了它的稳定结构.并研究了不同外电场(00.020 a.u.,1 a.u.=5.1421011 V/m)作用下盐交联聚乙烯分子结构和能量变化,外电场对前线轨道的能级和成分的影响,原子之间的键级、断键和红光光谱的变化.研究结果表明:随着电场的增大,交联聚乙烯分子从空间网状结构逐渐变成线性结构,总能量降低,但势能增大,偶极矩和极化率升高,交联聚乙烯分子的稳定性随着电场的增大而降低;最高占据轨道能级持续增大,最低空轨道能级从0.011 a.u.电场开始持续降低,能隙持续降低,临界击穿场强为11.16 GV/m;沿电场方向聚乙烯链端表现出亲核反应活性,它的CC键更容易断裂,形成甲基碳负离子,逆电场方向聚乙烯链端表现出亲电反应活性,它的CH键更容易断裂形成H正离子;分子红外光谱高频区吸收峰明显红移,低频区吸收峰既有红移又有蓝移.

English Abstract

参考文献 (33)

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