聚合物薄膜介质具有高击穿场强、低介电常数、高能量密度等特点，在新型电力系统、先进电磁系统等领域中承担核心的电气绝缘和能量储存功能。随着电力装备高电压、高功率、小型化的发展趋势，薄膜介质在运行中承受的局部温度超过100℃、电场超过500V/μm。在此类极端工况下，空间电荷的注入、积聚与输运行为是诱发绝缘劣化与击穿失效的关键因素。然而，现有空间电荷测量技术多局限于常温或单一应力条件，极端电-热加载条件对空间电荷测试稳定性和安全性提出了更为严苛的要求，导致鲜有关于极端电场下的空间电荷特性的实验报道。因此发展极端条件下的薄膜空间电荷原位测量技术已成为亟待突破的核心技术瓶颈。
热脉冲法凭借达到亚微米级空间分辨率，在薄膜空间电荷测量中展现出独特潜力。本研究基于热脉冲法原理，研制了一套适用极端电热耦合加载的自动化测量平台。系统分析了激光强度、外施电场与热响应电流幅值间的定量关系，在权衡放大器量程与信噪比的基础上，确定了适配极高场强下的最佳光强参数，从而在弱激励条件下仍能提取高质量信号；针对高温下聚合物薄膜杨氏模量显著下降导致样品易褶皱变形的问题，设计了低应力柔性接触与刚性背板支撑相结合的电极结构，在确保可靠电热接触的同时消除机械损伤，并有效抑制了高压边缘放电对微弱热响应信号的干扰，显著提升了极端场强下的测量可行性与稳定性。
基于上述技术方案，本研究以5.8微米BOPP薄膜为试验对象，成功实现了宽温域、宽场强范围内的稳定测量。在常温条件下，获取了从100 V/μm至600 V/μm阶梯升压过程中的空间电荷分布与内部电场演化序列；对于极端电热耦合条件，在线测量了90℃下500 V/μm的空间电荷演化，观察到薄膜击穿前内部电场的严重畸变特征，清晰捕捉了电荷注入起始、积聚加剧直至临近击穿的完整动态过程，为揭示高温高场下绝缘材料的失效机理提供了关键实验手段。
 

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