华北电力大学查俊伟教授团队从全生命周期可持续性角度展望环保电介质绝缘材料的发展

研究背景：

现代电力设备广泛依赖各类高分子绝缘材料，它们在保障电网安全运行中发挥着关键作用。然而，这些材料的生产与废弃处理过程却带来了沉重的环境负担。石油基原料的开采、有毒溶剂的使用，以及热固性材料填埋或焚烧导致了长期的污染。随着碳中和与循环经济理念的深入推进，传统绝缘材料从合成、使用到报废的全生命周期均面临重新审视。研究者开始探索如何在维持优异电学与热学性能的同时实现材料的修复、回收以及生物可降解，从而构建真正绿色闭环的电气绝缘系统。这一转型不仅是技术挑战，更是电力行业实现可持续发展的必经之路。

研究进展：

为实现绝缘材料的绿色转型，研究已经聚焦多个关键方向。首先，在原料层面，生物基单体（如甘蔗乙醇制备聚乙烯）和矿物基硅酮逐步替代石化原料，显著降低碳足迹。其次，在结构设计中引入动态共价键，使传统不可回收的热固性树脂（如环氧、聚酰亚胺、聚烯烃）具备可修复以及物理化学回收能力。再者，在工艺上推动无卤阻燃、无溶剂加工，减少有害物质使用。最具代表性的工业突破是热塑性聚丙烯（PP）高压电缆绝缘系统，其不仅电性能媲美交联聚乙烯（XLPE），更具备完全可回收特性，实现了从实验室到工厂的成功跨越。这些成果凸显了化学、材料、电气工程与环境科学多学科协作的核心价值。

未来展望：

未来绝缘材料的发展需在多个维度持续突破。在材料设计上，应优先选择可解聚、可再加工的结构，并探索模块化组件以方便分离回收。回收技术也需多元化发展，涵盖催化热解、溶剂分解与生物酶解等路径，兼顾效率与能耗。此外，必须引入全生命周期评估，避免环保效益在某一环节被抵消。政策层面，扩展生产者责任、绿色采购指南与碳税机制将极大推动可持续材料的市场应用。经济上，随着环境成本内部化，生物基与再生材料将逐渐具备成本竞争力。可以预见，在科技、政策与市场的三重驱动下，电力绝缘系统将迎来一场静默却深刻的绿色革命。

原文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0986