[发明专利]介电梯度材料的制备方法及电子元器件的灌封方法

说明书

一种介电梯度材料的制备方法，包括以下步骤：混合无机颗粒及液态有机物，得到悬浊液，所述无机颗粒至少包括一种磁性材料；对所述悬浊液施加磁场，在磁场的作用下，第一部分无机颗粒受到的磁场力大于第一部分无机颗粒在悬浊液中受到的粘滞阻力，以使第一部分无机颗粒沿磁场方向富集；撤销所述磁场，施加交变电场于施加磁场后的悬浊液，以在悬浊液中产生交流电压，在交流电压的作用下，第二部分无机颗粒受到的电场力大于第二部分无机颗粒在悬浊液中受到的粘滞阻力，以使第二部分无机颗粒沿电场方向呈链状排列；对施加交变电场后的悬浊液进行固化处理，使悬浊液固化，得到介电梯度材料。本发明还提供一种电子元器件的灌封方法。

技术领域

本发明涉及绝缘材料制备技术领域，尤其涉及一种介电梯度材料的制备方法及电子元器件的灌封方法。

背景技术

随着电力系统向超/特高压、大容量输电方向发展，以及脉冲功率、高功率微波、高功率半导体器件等高新技术装备向高电压、小型化方向发展，对电气绝缘性能的要求日趋严苛，设备运行过程中由于绝缘系统，特别是固体绝缘故障造成的问题也日益突出。一般认为，电场的不均匀度较高(局部电场畸变)是导致绝缘击穿、沿面闪络的根本原因。在不同介质的分界面，如电极、绝缘和气体三结合点处，由于介电参数的急剧变化，使得电场分布不均匀，局部电场畸变严重，容易产生一次电子导致局部放电，一方面加剧绝缘材料老化，另一方面引发沿面闪络。

利用功能梯度材料(Functionally Graded Material，FGM)的理念，构建的介电参数非均匀分布的绝缘结构，在均化交流电场以及脉冲电场分布、提升绝缘系统的耐电性能以及简化绝缘结构等方面优势明显，应用潜力巨大。然而介电梯度材料制备方法的操作性、灵活性、效率和成本决定了介电梯度材料应用前景。

目前，现有的介电梯度材料制备方法包括了离心浇注法、叠层法、电泳法以及磁控溅射法。通过离心浇注法制得的材料梯度结构分布受制于离心过程的物理规律，难以满足绝缘设计的需求，其灵活性和可控性较差，难以在工业中大规模应用。叠层方法制备的产品例如盘式及支柱介电梯度绝缘子，其介电常数随绝缘子半径或高度呈单调或U形变化，正极性雷电冲击电压下的沿面闪络强度提升了10％～25％；但叠层法无法实现一次一体成型，容易存在层间结合的缺陷，层与层之间的介电特性跳变与优化设计结果指向不符。利用电泳技术驱动带电粒子运动，实现颗粒物浓度的梯度变化，进而构建介电梯度材料。上述三种技术都是引入高介电常数的颗粒，并增大复合材料局部的颗粒物浓度来提高局部的介电常数。这类颗粒物无序分布时能够获得的最高介电常数受到限制，如果添加的体积分数较小，则复合材料的介电常数变化不大，优化电场的效果较弱；如果添加的体积分数过高，这会增大混合物的粘度，不利于浇注成型工艺。现还有一种制备方法利用磁控溅射法将靶材(二氧化钛和钛酸钡等)溅射到盆式绝缘子表面，通过控制不同区域的溅射时长，实现2D薄膜介电常数的梯度分布。然此技术实现的是2D的介电分布，对3D绝缘子的介电常数的影响有限，应用前景仍受到限制。

利用介电梯度材料均化电场并提高绝缘性能的有效性已经被众多研究所验证，然而通过离心浇注法、叠层法、电泳法以及磁控溅射法等手段，使颗粒在局部无序聚集，这种方法所获得的介电常数提升有限，无法提供极不均匀电场所需要的大梯度介电分布。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种介电梯度材料的制备方法，以解决上述获得的介电常数提升有限、无法提供极不均匀电场所需要的大梯度介电分布的问题。

另，还有必要提供一种电子元器件的灌封方法。

一种介电梯度材料的制备方法，包括以下步骤：

混合无机颗粒及液态有机物，得到一悬浊液，所述无机颗粒至少包括一种磁性材料，所述无机颗粒包括第一部分无机颗粒和第二部分无机颗粒；

对所述悬浊液施加磁场，在所述磁场的作用下，所述第一部分无机颗粒受到的磁场力大于所述第一部分无机颗粒在所述悬浊液中受到的粘滞阻力，以使所述第一部分无机颗粒沿磁场方向富集；