Conception et caractérisation de nano-composites polyoléfine/argile pour des applications diélectriques

纳米复合材料多元醇/白银在电介质应用中的概念和表征

• 批准号: RGPIN-2014-04453
• 负责人: David, Eric
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: École de technologie supérieure
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2018-01-01 至 2019-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=648710
• 关键词: Conception; et; caract; risation; de

Les polyoléfines comme le polyéthylène et le polypropylène sont utilisés depuis des décennies comme mur isolant pour des applications en électrotechnique dans les câbles de puissance et les condensateurs. Ces matériaux ont plusieurs avantages, comme leur faible coût, leur facilité de mise en forme ainsi que la possibilité de les réticuler afin d'améliorer leur propriétés thermomécaniques. Sous des champs électriques relativement faibles, typiquement de quelques kV/mm comme dans les câbles souterrains de distribution, le système d'isolation au polyéthylène réticulé chimiquement s'est avéré efficace et fiable à travers les années. Toutefois, les changements en cours et à venir dans les grands réseaux électriques nous amènent à revoir la conception des systèmes d'isolation pour les câbles de puissance. En effet, d'une part les champs électriques auxquels seront exposés les matériaux diélectriques sont appelés à augmenter considérablement avec l'avènement des câbles de transport très haute tension, et d'autre part l'utilisation de plus en plus fréquente de lignes à tension continue entraîne de nouvelles contraintes et exige de nouvelles propriétés pour les systèmes d'isolation. Le polyéthylène réticulé chimiquement étant relativement peu tolérant aux défauts (qui entraînent assez rapidement une défaillance suite à une dégradation arborescente), il est à prévoir qu'il ne sera pas assez fiable pour des niveaux de champ électrique de l'ordre de 25 kV/mm. De plus, sous une tension continue, le mécanisme d'injection de charges à l'intérieur du diélectrique modifie la distribution du champ électrique menant à des champs suffisamment élevés pour provoquer des ruptures diélectriques dans le mur isolant. Il y a donc un intérêt et une pertinence importante à rechercher des systèmes d'isolation plus performants pour les applications du futur. Une des possibilités les plus prometteuses est l'utilisation de systèmes composites pour lesquels la phase minoritaire est dispersée à l'échelle nanométrique. Cette nouvelle classe de matériaux, les nano-composites pour des applications diélectriques, fait l'objet d'une activité de recherche intense depuis les vingt dernières années. A titre d'exemple, les résultats préliminaires obtenus pour des composites polyéthylène/nano-argile ont démontré leurs propriétés diélectriques supérieures en comparaison avec la matrice seule. Cette proposition de recherche se propose de conduire une investigation complète sur les propriétés diélectriques des composites polyéthylène/nano-argile et polypropylène/nano-argile ainsi que d'optimiser la conception de ces composites pour des applications diélectriques comme mur isolant dans les câbles de puissance et dans les condensateurs de puissance. Plusieurs éléments restent encore inexpliqués : la réponse diélectrique très particulière de ces matériaux, les mécanismes menant à une augmentation de la rigidité diélectrique, ainsi que l'optimisation de la composition et de la microstructure de ces matériaux. Cette proposition vise à optimiser la conception de ces matériaux pour des applications en électrotechnique et à comprendre les mécanismes de conduction et de relaxation diélectrique afin de permettre de faire la conception sur mesure d'un matériau nano structuré pour une application donnée en electrotechnique. Les matériaux diélectriques solides jouent un grand rôle dans l'élaboration de structures, d'appareillage et de fonctions électrotechniques. Ils sont essentiels. De plus, une forte corrélation existe entre la fiabilité des matériaux diélectriques et la fiabilité et durabilité des appareils et équipements dans lesquels ils sont utilisés.

聚乙烯和聚丙烯等聚合物在电力和冷凝器中的应用中，可作为绝缘材料使用。这些材料有许多优点，如不可靠的材料，有助于形成良好的传热性能。在相对较低的电介质中，kV/mm的典型值在配电电缆中，Au聚乙烯网络化学隔离系统在几年内都是有效的。当然，在大电网中发生的变化也将使我们看到隔离系统的拉康塞普雄。实际上，一部分辅助电介质通道上的材料被称为“增强考虑”，因为运输工具的压力非常高，而另一部分则是“利用更高的压力来继续进行新的约束和新的隔离系统。相对于缺陷而言，多乙烯规则化学品的耐受性较差（qui entraavernent assez rapidement une défaucrance suite à une degradation arborescente），il est à prévoir qu'il sera pas assez fiable pour des niveaux de champ électrique de l'ordre de 25 kV/mm.此外，如果张力继续，通过向电解质内部注入电荷来改变电解质分布的方法，绝缘体Il y a donc un intérêt et une relevance importante à rechercher des systèmes d'isolation plus performants pour les applications du futur. Une des possibilités les plus prometteuses est l'utilisation de systèmes composites pour lesquels la phase minoritaire est dispersée à l'échelle nanométrique.这一新的材料类别，即纳米复合材料在电介质应用中的应用，在过去几年中取得了一项积极的研究成果。在此基础上，将聚乙烯/纳米粘土复合材料的初步试验结果与基体材料进行比较，得出了其最佳的电性能。该研究建议对聚乙烯/纳米粘土和聚丙烯/纳米粘土复合材料的电性能进行全面研究，以优化复合材料的概念，使其在动力学和动力学冷凝器中的应用更加绝缘。多项要素仍然难以解释：材料的特殊电响应，提高电刚性的机械，以及材料成分和微观结构的优化。这一建议有助于优化拉康塞普雄，以应用于电子技术，并包括传导和弛豫机制，以实现对纳米材料结构的测量概念，以应用于电子技术。这些材料在结构、设备和功能方面发挥着重要作用。这不是必需品。此外，还存在一个强相关性，即材料的电性能和设备的耐久性。