در این سری مقالات به بررسی کاربرد های مختلف کامپوزیت که نوعی خاص از مواد ژئوسنتتیک است، می پردازیم.
خواص نانو کامپوزیت ها چیست؟1
یکی از مهمترین تغییرات خواص نانوکامپوزیت ها، افزایش استحکام شکست دی‌الکتریک می‌باشد و زمانی ایجاد می گردد که ذرات پرکننده، ابعادی در اندازه نانو داشته باشند.
در واقع این ویژگی به طور گسترده در تحقیقات مختلف ثبت شده است، نه تنها این ویژگی، بلکه سایر خواص الکتریکی مانند گذردهی، ضریب اتلاف، تشکیل بار فضایی، مقاومت تخلیه جزئی و استحکام جریان خزشی نیز به عنوان خواص مطلوب شناخته شده نانوکامپوزیت‌های پلیمری معرفی شدند.
در کاربرد های فشار قوی، عایق الکتریکی اغلب تنش هایی را تجربه می‌کند و تنها چند ماده هستند که می‌توانند این تنش‌ها را تحمل کنند.
این تنش‌های الکتریکی منجر به ایجاد تخلیه جزئی، قوسزنی باند خشک (DBA) و تخلیه کرونا (هاله‌ای) بر روی سطح عایق می‌گردد که در نتیجه آن، فرسایش فیزیکی ماده و شکست عایق را به دنبال دارد.
پرکننده های غیر آلی مانند سیلیکا می‌تواند تنش الکتریکی سطحی را تا یک سطحی کاهش دهد که به موجب آن تخلیه جزئی، تخلیه هاله‌ای و یا قوسزنی باند خشک رخ نمی‌دهد.
امروزه، در بخش‌های خاصی از سیستم توزیع برق، برای بهبود عایق‌بندی مواد، از نانوکامپوزیت‌ها استفاده می‌شود.
برای مثال در سیستم انتقال برق، با افزودن اکسید روی (ZnO) به برقگیرهای حفاظتی، شاهد عملکرد خیلی خوبی در این تجهیزات می‌باشیم
زیرا خواص الکتریکی مانند رسانایی و گذردهی به شدت وابسته به میدان می‌باشد.
از سویی دیگر، نانوذراتی مانندکه به یک پلیمر مانند پلی‌اتیلن اضافه می‌شوند.
بررسی شده و برای مصارف انتقال DC مورد مطالعه قرار گرفته است. این نوع از نانوکامپوزیت‌ها می‌توانند انباشت بار فضایی را که به دلیل گرادیان حرارتی بزرگ در سراسر کابل ایجاد می‌شود، کاهش دهد.
در سال ۲۰۱۱، جدیدترین توسعه فناوری برای به کاربردن نانوکامپوزیت‌ها به عنوان مواد عایق در تجهیزات فشار قوی، تجهیزات الکتریکی سنگین مانند سوئیچ‌گیرها به جای استفاده از SF6 بوده است.
اگرچه شواهد زیادی در مورد خواص دی‌الکتریکی پیشرفته نانوکامپوزیت‌های پلیمری وجود دارد، اما اساس فیزیک و شیمی آن ها در رابطه با تغییرات خواص به خوبی درک نشده است.
گمان می‌رود که منطقه سطح مشترک (ناحیه تعامل) عامل اصلی است که منجر می‌شود، خواص عایق نانوکامپوزیت ها به طور چشمگیری افزایش یابد .
ارتباط میان شعاع ذره را با سطح ویژه مشخص کرده و اشاره می‌کند، هنگامی که اندازه پرکننده ها کاهش یابد، مساحت ویژه بسیار بزرگ می‌شود.
به علت بالا بودن نسبت سطح به حجم در پرکننده ها، منطقه سطح مشترک بین نانوذرات و ماتریس دارای کسر حجم بالایی می‌باشد ، به این ترتیب، خواص نانومواد تغییریافته است.
مهم ترین نانو کامپوزیت کدام است؟
همچنین این ادعا نیز وجود دارد که انتقال بار، بیشترین اهمیت را در بهبود استحکام دی‌الکتریک و فرسایش الکتریکی نانوکامپوزییت ها دارد.
نانوکامپوزییت های پلی‌پروپیلن پرشده با نانوسیلیکات و نانوکامپوزییت‌های اتیلن- وینیل‌استات را مورد بررسی قرار دادند.
آن ها فرآیند آسودگی جدیدی را یافتند که به نظر می‌رسید با به دام افتادن بار الکتریکی در حد فاصل بین نانوپرکننده ها و پلیمر در ارتباط می‌باشد.
مقدار بار داخلی برای نانوکامپوزییت ها بسیار پایین می باشد و پویایی واپاشی بار برای نانوکامپوزییت‌ها، بسیار سریع‌تر می‌باشد
که بار فضایی پایین‌تر و بازتوزیع شده به علت حضور بار تک‌قطبی در مجاورت کاتد قرار می‌گیرد که این مغایر بار چندقطبی در میکروکامپوزییت ها است که در نزدیکی کاتد قرار دارد.
با این حال، تاناکا در تلاش خود برای تخصیص قطبیت بار الکتریکی ایجاد شده در کامپوزیت‌ها در مدل چند هسته‌ای پیشنهادی خود، نتوانست نتیجه‌گیری کند که آیا بار تشکیل شده در نزدیکی الکترودها تک قطبی است
یا چند قطبی، زیرا توزیع بار فضایی پیچیده است و تحت تأثیر شرایط ناشناخته می‌باشد.
بنابراین، داده های موجود بسیار محدود بوده و سوالات مطرح شده در مورد تغییرات خواص الکتریکی نانوکامپوزییت ها همچنان باقی مانده است.
