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本研究では、極低温・真空中に置かれた高分子材料の沿面フラッシオーバ電圧の温度依存性や真空度依存性などの基礎特性、沿面放電による高分子材料表面の劣化状態などを把握することを主目的とした。
高分子試料としてポリメチルメタクリレートを使用した。試料(沿面距離5〜10mm)を平行平板電極系に狭み、交流上昇電圧印加時の試料沿面のフラッシオーバ電圧の試料温度、試料形状、印加電圧上昇率、真空度依存性を測定するとともに、沿面フラッシオーバ後の試料の劣化状態の観察も行った。得られた結果を以下に示す。
1.平板電極内部を空洞にして液体窒素を充填するように工夫したこと、試料長さが最大10mmと比較的短かったことから、試料長さ方向の温度差はほとんど認められなかった。また、液体窒素で冷却を開始後、試料表面の温度が一定値に到達するまでに要する時間は、実験条件により異なるが20〜30分程度であった。
2.試料表面温度の低下につれて、沿面フラッシオーバ電圧は緩やかに上昇し、一定値に達した。
3.沿面距離が長いほどと沿面フラッシオーバ電圧は高かった。また、試料直径が大きい方がフラッシオーバ電圧は低下した。直径が大きいほど電極と接する部分が増すため、弱点部が多くなることが原因と考えられる。
4.沿面フラッシオーバ電圧は印加電圧上昇速度(500V/sec、1000V/sec)に依存しなかった。
5.大気圧から真空度を良くして行くと、沿面フラッシオーバ電圧は一旦低下し、その後上昇する傾向が認められた。空気のパッシェン曲線との関連において検討を進めている。
6.沿面放電発生後の試料表面の劣化はほとんど認められなかった。電圧遮断が早かったためと考えられる。
今後、試料に温度勾配がある場合の特性についても検討を進める予定である。
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