در این سری مقالات به بررسی کاربرد های مختلف کامپوزیت که نوعی خاص از مواد ژئوسنتتیک است، می پردازیم.
کاربرد کامپوزیت ها در عصر امروزی چیست؟
در عصر حاضر، برق فشار قوی موارد کاربرد فراوانی از قبیل استفاده در نیروگاه ها، ایستگاه های انتقال برق، خطوط انتقال برق، صنایع و آزمایشگاه های تحقیقاتی دارد. در شرایطی که از ولتاژ قوی استفاده می‌شود.
طراحی دقیق سیستم عایقی از اهمیت زیادی برخوردار است. وظیفه عایق‌ها، ایزولسیون (جداسازی الکتریکی) ولتاژهای فشار قوی نسبت به یکدیگر و همچنین نسبت به زمین می‌باشد.
تا هم ولتاژ و جریان فشار قوی در مسیر مربوط به خود قرار گیرند و هم از بروز خسارت و ضرر و زیان به افراد و تجهیزات جلوگیری شود.
با توجه به اینکه پلیمرها در برابر شکست تحت فشار الکتریکی، استحکام بالاتری دارند، در سیستم های فشار قوی به طور گسترده به عنوان مواد عایق مورد استفاده قرار می گیرند.
پیش از این، با افزودن پرکننده هایی مانند سیلیس (SiO2)، آلومینا (Al2O3) و تیتانیا (TiO2) به پلیمر، میکروکامپوزیت پلیمر معمولی به دست می‌آمد که ویژگی‌های بهتری نسبت به پلیمر تنها داشت .
به همین دلیل، محققان در دهه گذشته، یک ماده جدید با نام نانوکامپوزییت پلیمری (نانوپرکننده های اضافه شده به پلیمرها) که می‌تواند جایگزین کامپوزیت‌های پلیمری معمولی شود را به وجود آوردند.
نانوکامپوزییت های پلیمری نوع جدیدی از مواد می‌باشند که دارای ترکیب منحصر به فردی از خصوصیات الکتریکی، حرارتی، مکانیکی و الکترومغناطیسی هستند و توسعه این نانوکامپوزیت‌ها جذابیت زیادی را برای تحقیقات در دهه گذشته داشته است.
مفهوم نانو کامپوزیت ها
نانوکامپوزییت های پلیمری عبارتند از ترکیباتی که در آنها، مقدار کمی از پرکننده هایی با اندازه نانو، به طور همگن و با درصد وزنی مشخص (wt%) در یک پلیمر توزیع می‌گردند.
پلیمرهایی مانند پلی‌اتیلن (PE)، پلی پروپیلن (PP)، پلی‌آمید (PA)، اپوکسی و لاستیک با نانو پرکننده های مانند آلومینا (Al2O3)، تیتانیا (TiO2)، سیلیکا (SiO2)، اکسید منیزیوم (MgO)، رس و یا سایر مواد جدید، ترکیب می‌شوند.
برای درک بهتر نانوکامپوزیت ها، ساختارها و ابعاد مختلفی از نانوکامپوزیت‌ها و میکروکامپوزیت های معمولی باید به وضوح با یکدیگر مقایسه شده و با دقت شرح داده شود.
با توجه به تحقیقی که تاناکا و همکاران انجام دادند، مقایسه بین مواد پلیمری نانوکامپوزییت ها و میکروکامپوزییت ها را می‌توان بر اساس سه ویژگی عمده انجام داد:
حجم پرکننده ها، اندازه پرکننده ها و سطح ویژه پرکننده ها است.
نانوکامپوزیت ها در مقایسه با میکروکامپوزیت ها، به مقدار کمتری از پرکننده ها نیاز دارند.
بنابراین می‌توان گفت که نانوکامپوزییت های پلیمری تقریباً پلیمرهای خالصی هستند، به طوری که برخی از ویژگی‌های پلیمر، مانند چگالی کامپوزیت‌ها، حتی پس از اینکه به نانوکامپوزییت پلیمری تبدیل شد، کاملاً بی‌تأثیر باقی می ماند.
علاوه بر این، هرچه میزان پرکننده ها کمتر باشد، فاصله بین پرکننده مجاور در نانوکامپوزییت ها کوچک تر از میکروکامپوزییت های معمولی خواهد بود.
در نهایت، نانوکامپوزییت ها دارای سطح ویژهای می‌باشند که سه مرتبه بزرگ تر از میکروکامپوزییت ها می‌باشد.
بدین‌ترتیب، انتظار می‌رود که در نانوکامپوزییت ها، تعامل ماتریس های پلیمری با پرکننده ها، بسیار بیشتر باشد. این ویژگی ها ممکن است تأثیر بیشتری بر رفتار عایق در سیستم های الکتریکی داشته باشد.
