新型电力系统的不断发展对输电电压等级提出了更高要求，以油浸式变压器和油纸绝缘套管为代表的输变电装备正朝着高电压、大容量以及更高可靠性的方向发展。芳纶绝缘纸作为电力装备绝缘相间保护的重要材料，对电力系统安全稳定运行具有重要意义。然而，芳纶纤维本征的低热导率使其无法及时消散电力设备长期服役过程中产生的热量，高电热应力的叠加耦合可能加速绝缘材料老化甚至造成热击穿损伤。因此，亟需研制兼具优异导热和高强绝缘特性的新型芳纶复合材料，为电力设备在更为复杂工况下的稳定运行提供支撑。

律方成教授课题组针对芳纶绝缘纸导热与绝缘协同提升困难、复合改性本征机理不明确的技术瓶颈，基于分子模拟和第一性原理深入分析了碳纳米材料掺杂对芳纶复合体系热力学性能增强的内在规律，成功实现了以少量浓度氟化石墨烯掺杂间位芳纶纳米溶液对芳纶复合绝缘纸热导率和介电强度的协同提升，当氟化石墨烯填料掺杂1 wt%时，复合绝缘纸的体电导率降低72.1%，介电强度提升18.9%，沿面热导率提升22.3%，本研究成果为协同增强芳纶绝缘纸的综合性能提出了可行方案，微量填料掺杂策略有效降低了复合改性成本，为高导热绝缘芳纶基绝缘材料制备提供了相关理论支撑。

▲图一 基于分子模拟的芳纶复合体系改性策略设计路线图

2024年3月，该研究工作的系列成果“Enhanced Thermal and Mechanical Performance in Insulated Aramid/Functionalized Graphene Composite”发表在SCI期刊IEEETransactions on Dielectrics and Electrical Insulation上，论文的通讯作者是樊思迪老师，新能源电力系统全国重点实验室是论文唯一通讯单位。

Reference： X. Fan et al., “Enhanced Thermal and Mechanical Performance in Insulated Aramid/Functionalized Graphene Composite,” in IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, doi: 10.1109/TDEI.2024.3377599.

初审：王胜辉

审核：律方成

编辑：张洪