DOI: 10.1002/pc.25728

纳米填料的形态和粒径对其在聚合物基体中的微观分布参数和复合材料的宏观性能有着特定的影响。本研究采用溶胶-凝胶法制备了不同粒径的铋铁氧体纳米粒子（BFO），并通过静电纺丝法合成了铋铁氧体纳米纤维（fBFO），然后与环氧树脂共混作为填料，制备了含多种填料浓度的环氧复合材料。采用SEM和XRD对填料的形貌和晶体结构进行了表征。研究了填料形态和颗粒尺寸对复合材料表面绝缘性能的影响。研究发现，fBFO纳米纤维在环氧基体中具有较好的分散性，而fBFO/EP复合材料具有更优异的表面绝缘性能。同时，随着填料粒径的增加，BFO/EP复合材料的闪络电压增大。最后，建立了EP复合材料内部电场的仿真模型，并通过等温表面电位衰减法计算了陷阱分布。进一步分析了填料形态和粒径对EP复合材料表面绝缘性能的影响机理。BFO颗粒和纳米纤维作为与环氧树脂共混的填料具有巨大的工程应用潜力。

图1.大气环境中的直流闪络实验平台[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图2.电荷耗散的实验平台[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图3.BFO和fBFO的SEM图像。BFO，铋铁氧体纳米粒子；fBFO，铋铁氧体纳米纤维

图4.A：BFO颗粒填料和B：fBFO纳米纤维煅烧前后的XRD衍射图。BFO，铋铁氧体纳米粒子；fBFO，铋铁氧体纳米纤维[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图5.纳米填料在样品中的分散度，A：2wt％BFO/EP，B：8wt％BFO/EP，C：16wt％BFO/EP，D：2wt％fBFO/EP，E：8wt％fBFO/EP，F：16wt％fBFO/EP。BFO，铋铁氧体纳米粒子；fBFO，铋铁氧体纳米纤维[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图6.表面闪络电压测试的结果[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图7.不同粒径的BFO/EP复合材料的飞弧电压。BFO，铋铁氧体纳米颗粒[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图8.BFO/EP和fBFO/EP复合材料的表面陷阱分布。BFO，铋铁氧体纳米粒子；fBFO，铋铁氧体纳米纤维[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图9.EP复合材料表面闪络的形成过程[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图10.电场分布的有限元分析，A：BFO/EP，B：fBFO/EP。BFO，铋铁氧体纳米粒子；fBFO，铋铁氧体纳米纤维[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图11.8wt％BFO/EP复合材料的表面陷阱分布。BFO，铋铁氧体纳米颗粒[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图12.电场分布的有限元分析，A：＃3 BFO/EP，B：＃ 2BFO/EP。BFO，铋铁氧体纳米颗粒[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]