Research on dielectric parameters of epoxy resin based nanocomposites using the impedance spectroscopy method

• Autorzy: Dąda Anna , Błaut Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.12.49

Warianty tytułu

PL

Badania parametrów dielektrycznych nanokompozytów na bazie żywicy epoksydowej przy zastosowaniu metody spektroskopii impedancyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to the modern requirements regarding the reliability of electrical devices operation, research on improving the parameters of materials and insulation systems, in particular high-voltage ones, used in the production, transmission and distribution of electricity is still valid. One of the research directions is the development and application of insulating materials modified with nanofillers. The paper presents the results of stability studies of selected dielectric properties of samples of insulation materials based on epoxy resin modified with titanium dioxide TiO2 nanopowders. Changes in parameters caused by different wt% nanofiller content and their long-term stability after 10,000 hours from manufacturing are compared and analyzed.

PL

Współczesne wymagania dotyczące niezawodności pracy urządzeń elektrycznych powodują, że wciąż aktualnymi są badania dotyczące poprawy parametrów materiałów i układów izolacyjnych, w szczególności wysokonapięciowych, stosowanych w wytwarzaniu, przesyle i rozdziale energii elektrycznej. Jednym z kierunków badań jest opracowanie i zastosowanie materiałów izolacyjnych modyfikowanych nanowypełniaczami. Referat przedstawia wyniki badań stabilności wybranych właściwości dielektrycznych próbek materiałów izolacyjnych na bazie żywicy epoksydowej modyfikowanej nanoproszkami tlenku tytanu TiO2. Porównane są i analizowane zmiany parametrów powodowane różną zawartością wt% nanowypełniacza oraz ich stabilność długoczasowa po 10.000 godzin od wytworzenia.

Słowa kluczowe

EN

epoxy resin; titanium dioxide; nanocomposite; nanoparticle; nanodielectric

PL

żywica epoksydowa; dwutlenek tytanu; nanokompozyt; nanodomieszka; nanodielektryka

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 12
• Strony: 234--237
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz. rys., tab.

Twórcy

autor

Dąda Anna

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-5431-8258

autor

Błaut Paweł

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

• https://orcid.org/0000-0002-6690-303X

Bibliografia

• [1] Nelson J.K., Overview of Nanodielectrics: Insulating Materials of the Future, 2007 Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturing Expo, (2007), 229-235.
• [2] Rajkonwar L., Arun Ram Prasath R.T., Jasper D., Kumar R. N., Studies on Epoxy Based TiO2 Nano-filler for High Voltage Application, 2018 Int. Conf. on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS), (2018), 128 – 132.
• [3] Karunarathna P., Chithradewa K., Kumara S., et al., Study on Dielectric Properties of Epoxy Resin Nanocomposites, 2019 Int. Symp. on Adv. Electr. Comm. Technol. (ISAECT), (2019), 1-5.
• [4] Zhou Y., Hu J., Dang B., He J., Effect of different nanoparticles on tuning electrical properties of polypropylene nanocomposites, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 24 (2017), No. 3, 1380-1389.
• [5] Drobny J.G., Additives, in Handbook of Thermoplastic Elastomers, 2 ed., William Andrew Publishing, 2014.
• [6] Chillu N., Ramanujam S., Rengaswamy J., Effect of Interphase on the Space Charge Performance of Al-Epoxy Nanocomposites, 2020 Int. Symp. Electr. Insul. Materials (ISEIM), (2020), 387-390.
• [7] Fréchette M.F., Preda I., Castellon J., Krivda A., Veillette R., Trudeau M., David E., Polymer Composites with a Large Nanofiller Content: A Case Study Involving Epoxy, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 21 (2014), No. 2, 434-443.
• [8] Fréchette M.F., David E., Martinez H.D., Savoie S., Post-heat Treatment Effect on the Dielectric Response of Epoxy Samples, 2009 IEEE Conf. Electr. Insul. Dielectr. Phenomena, (2009), 705-708.
• [9] Fréchette M.F., Martinez H.D., Savoie S., Krivda A., Schmidt L.E., Zegarac D., Dielectric Study with Epoxy-based Nanostructured Microcomposites containing Silica, 2010 IEEE Int. Symp. Electr. Insul., (2010), 1-4.
• [10] Castellon J., Nguyen H.N., Agnel S., Toureille A., Fréchette M.F., Savoie S., Krivda A., Schmidt L.E., Electrical Properties Analysis of Micro and Nano Composite Epoxy Resin Materials, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 18 (2011), No. 3, 651-658
• [11] Fréchette M.F., Anh T.T., Heid T., Vanga-Bouanga C., Ghafarizadeh S.B., David E., El-Khoury D., Castellon J., Dielectric Properties of Epoxy Composites containing both Molecular and Nanoparticulate Silica, 2016 IEEE Conf. Electr. Insul. Dielectr. Phenomena (CEIDP), (2016), 558-562.
• [12] Frechette M.F., Ghafarizadeh S.B., David E., Zribi E., Dielectric Properties of Epoxy Composites containing Si/Si02 core/shell nanoparticles, 2017 IEEE Electr. Insul. Conf. (EIC), (2017), 479-482.
• [13] Han Y., Li S., Fréchette M.F., Min D., Nonlinear Conductivity of Polymer Nanocomposites: A Study on Epoxy Resin/Silicon Carbide Materials, IEEE Nanotechnol. Mag., 12 (2018), No. 2, 23-32.
• [14] Sun W., Tan X., Kessler M.R., Bowler N., Silicon/Epoxy Nanocomposites for Capacitors as the Energy Storage Element, 2013 Annual Report CEIDP, (2013), 676-679.
• [15] Yanashima R., Hirai N., Ohki Y., Effects of Addition of MgO Fillers with Various Sizes and Co-addition of Nano-sized SiO2 Fillers on the Dielectric Properties of Epoxy Resin, 2017 Int. Symp. Electr. Insul. Materials (ISEIM), 2 (2017), 650-653.
• [16] Hornak J., Michal O., Trnka P., Kadlec P., Mentlík V., Totzauer P., Verification of Relative Permittivity Models for Composite Nanodielectrics at Elevated Temperatures, 2018 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), (2018), 1-4.
• [17] Bursa J., Pomianowski J., Modyfikacja epoksydowych kompozycji elektroizolacyjnych, Materiały Konferencyjne MITEL 2008, (2008), 12-13.
• [18] Bursa J., Pomianowski J., Żywice epoksydowe modyfikowane wypełniaczami krzemianowymi, Przegląd Elektrotechniczny, 90 (2014), No. 3, 219-222.
• [19] Barsoukov E., Macdonald J. R., Impedance Spectroscopy. Theory, Experiment, and. Applications, 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., 2005.
• [20] Zaengl W. S., Dielectric spectroscopy in time and frequency domain for HV power equipment. I. Theoretical considerations, IEEE Electr. Insul. Mag., 19 (2003), No. 5, 5-19.
• [21] Wang W., Li S., Improvement of Dielectric Breakdown Performance by Surface Modification in Polyethylene/TiO2 Nanocomposites, Materials, 12 (2019), No. 20: 3346.
• [22] Li S., Wang W., Yu S., Sun H., Influence of Hydrostatic Pressure on Dielectric Properties of Polyethylene/Aluminum Oxide Nanocomposites, IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 21 (2014), No. 2, 519-528.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).