氧化锌压敏陶瓷是金属氧化物避雷器的核心部件。近年来CIGRE及研究者报道了现代稳定型氧化锌压敏陶瓷直流老化功耗随时间持续降低的新现象，完全不同于功耗不断上升的传统老化现象，给基础老化理论和工程应用均带来了巨大挑战。这种反常的老化现象已经超出了经典离子迁移老化理论的范畴，其非Arrhenius特征也使实际状态评估和寿命预测难以开展。针对以上问题，本文系统梳理了稳定型氧化锌压敏陶瓷的老化现象、老化机制以及潜在的状态评估方法。

1) 稳定型和不稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化特性在相同的老化条件下，对稳定型和不稳定型氧化锌压敏陶瓷开展加速直流老化及恢复实验。不稳定型的老化功耗不断上升，正、反向伏安特性曲线均向泄漏电流增大的方向移动，老化不可逆。然而，如图1所示，稳定型的功耗随老化时间近似呈双指数下降；正向伏安特性存在“交叉”现象，即老化后晶界势垒在较低电压下降低，在较高电压下升高。此外，当撤去老化电压后，稳定型试样可充分恢复到其未老化状态。

2) 氧化锌压敏陶瓷直流老化的微观机制

离子重排(Donor ion redistribution, DIR)老化模型可合理解释氧化锌压敏陶瓷的直流老化现象。如图2所示，可迁移离子在电场力及离子浓度梯度的作用下空间上存在“U”型分布；而晶界处堆积的正离子可能与界面态发生中和，消耗界面态的数量。老化功耗取决于以上二者之间的相互竞争，前者有利于功耗降低而后者导致功耗上升。

3) 功耗(泄漏电流)不能准确表征老化程度

广为应用的功耗（泄漏电流）具有显著的电压依赖特性，并不能反映氧化锌压敏陶瓷真实的老化状态。如图3所示，稳定型的功耗在较低老化电压下升高，在较高老化电压下降低。若以经典离子迁移模型为依据，较低电压下持续升高的功耗意味着劣化更严重，与常识相悖。

反向老化系数则有望成为氧化锌压敏陶瓷有效的老化状态表征参数，如图4所示，稳定型氧化锌压敏陶瓷的反向泄漏电流密度与老化时间正相关，老化条件越严苛，试样的反向老化系数也越大。

4) 不稳定型/稳定型氧化锌压敏陶瓷的转变特性

根据DIR老化模型，氧化锌压敏陶瓷的老化功耗，本质上取决于界面态消耗与耗尽层离子“U”型分布的竞争。特定条件下，若一方显著大于另一方时，可能导致氧化锌压敏陶瓷出现稳定型与介稳型或不稳定型之间的转变。如图5和图6所示，高温、缺氧气氛等条件将破坏稳定型氧化锌压敏陶瓷界面态的稳定性，导致原本下降的功耗转变为不断上升。

3结论
1) 稳定型氧化锌压敏陶瓷正向伏安特性在直流老化后存在“交叉”现象，且老化可逆。2) 离子重排(DIR)老化模型能合理解释稳定型氧化锌压敏陶瓷的直流老化现象，老化功耗取决于界面态消耗与耗尽层离子“U”型分布之间的相互竞争。3) 功耗（泄漏电流）具有显著的电压依赖特性，无法有效地表征老化状态，反向老化系数是一种可能的状态评估参数。4) 稳定型、介稳型、不稳定型氧化锌压敏陶瓷能够在特定条件下相互转变，具有相同的老化机制。

上篇：氧化锌的作用——在橡胶中的作用

下篇：没有了