日本早稻田大学的Tanaka T等基于化学、电学和形态学理论, 提出了多核模型, 用于解释纳米层状材料在提高聚合物耐电晕性能方面所起的作用。他们通过比较聚酰胺和聚酰胺/ 层状硅酸盐纳米复合材料在相同局部放电条件下的耐电晕性能, 发现复合材料表面的电晕腐蚀深度是纯聚合物的五分之一, 肯定了耐电晕性能的提高与层状硅酸盐的高耐局部放电性有密切关系。
聚酰胺/ 层状硅酸盐纳米复合材料由许多聚酰胺包覆的纳米尺寸的球形粒子组成, 球形粒子的结构从内到外可分为三层, 即内层, 中间层和外层。由于离子键与共价键的存在, 内层聚合物与纳米粒子之间有较强的作用, 具有较强的耐电晕能力。中间层聚合物处于高度有序状态, 且或多或少地存在结晶现象, 两相邻颗粒之间的距离约为1nm, 第二层被认为是*接近相邻粒子的区域, 耐电晕性能次之。第三层主要是无定形聚合物, 耐电晕性能较差。当局部放电作用于复合材料表面时, 在电、热、机械以及环境等因素的共同作用下, 表层的聚合物首先遭到破坏而分解。之后, 由于第三层及其外层的聚合物耐电晕性能较弱而被破坏,当局部放电遇到球形粒子的中间层或内层时, 由于其较强的耐电晕性能, 破坏通道将沿着中间层与聚合物的界面继续生长。这样破坏通道在材料内部形成之字形路径, 从而延长了耐电晕寿命。
此外, 介电常数也起着重要作用, 由于层状硅酸盐的介电常数约为聚酰胺的2 倍, 局部放电将集中于复合材料中的纳米填料部分, 而在耐电晕性能较弱的无定形区域较弱, 而硅酸盐的耐电晕性能远高于聚合物基体, 因而复合材料具有较好的耐电晕性能。
