中文摘要：

电极与电介质的界面作为"门户"对空间电荷的注入及其在电介质中的积累起到至关重要的作用。该项目拟通过对聚乙烯表层氟化、以改变表层的化学组成，从而改变表层和界面的特性、达到抑制电荷注入和减少其在介质中积累目的。首先将研究氟化条件（反应温度、处理时间、氟气浓度与剂量、反应压力）对表层的化学组成和结构（性状）的影响，揭示表层氟化性状随氟化条件的变化规律；进而研究氟化性状对电荷陷阱、介电常数和功函数的影响规律，确立有效改变电荷陷阱、介电常数和功函数的氟化工艺途径；综合地开展表层电荷陷阱、介电常数和功函数对空间电荷注入特性影响的研究，探索和分析它们的影响规律和机理，建立有效抑制空间电荷注入的途径，也为其它电介质材料的相关研究提供借鉴；研究介质内电荷捕获、复合、输运与电荷电极注入对介质内空间电荷积累的综合影响，最终实现最大限度地降低聚乙烯中空间电荷积累的目的，为应用提供实验与理论依据。

结论摘要：

早已成功地应用于高压交流输电的聚合物绝缘电缆、不能成功地于直流高压输电的主要原因是聚合物介质中的空间电荷积累。为实现这一电荷积累的抑制，本项目对聚乙烯实施了表面氟化，系统地研究了氟化条件、氟化层的物化特征和电学特性、及空间电荷注入和积累之间的相互关联。研究结果显示当在氟化混合气中没有可探测到的氧时，一个薄的氟化层能非常有效地降低空间电荷的积累。而当即使低含量的氧被包含时，为实现相同的效果，需要一个具有高氟化度的厚得多的氟化层、因此长的处理时间。但提高氟化温度能极大地降低为实现这一有效的抑制所需的处理时间。在影响空间电荷行为的诸电学因素中，氟化层的电荷传输特性比其电荷捕获特性和介电常数或极性对阻止电荷注入这个绝缘更为重要。前者密切关联于氟化层的自由体积、不仅其电荷陷阱。反应混合气中存在的氧对减小自由体积、因此对这个电荷抑制具有强的负面影响。在氧存在时氟化层的自由体积由两个竞争因素决定，即氟替代氢引起的自由体积减小和氧对自由体积减小的负面影响。拓宽性研究还表明直接氟化对调控环氧树脂绝缘的表面电学特性同样有效，这对提高环氧绝缘件的沿面闪络电压非常有意义。