Механическое ограничение улучшает работу и долговечность диэлектриков

Как корсет делает владельца стройным и красивым, так и ограничение изоляционных материалов в электрических компонентах способно увеличить их энергетическую плотность и сократить уровень поломок.

Множество электрических компонентов, таких как провода, обычно окружены компонентом, который не позволяет электричеству произвольно передаваться объектам окружающей среды. Эти изоляционные материалы известны как диэлектрики, самые мягкие из которых — полимеры. Однако поскольку они подвержены постоянному воздействию электричества, то со временем ломаются.

Разработчики из университета Дюка показали, что твердые изолирующие диэлектрики способны значительно повысить эффективность работы и увеличить срок службы. Это открытие следует за сделанным ранее в этом году открытием точного механизма, с которым диэлектрики разрушаются под воздействием электричества.

«Мы установили, что скачки напряжения физически разрушают полимеры», сказал доцент Xuanhe Zhao, «а затем предположили, что укрепление полимеров будет препятствовать их физической деформации с последующим разрушением. Эксперименты доказали правомочность гипотезы».

Результаты исследования опубликованы в издании Applied Physical Letters.

В ходе эксперимента ученые ограничили три различных диэлектрика эпоксидной смолой. Последняя — тип полимера, созданного в результате реакции смолы с укрепляющим веществом. Затвердевшая смесь обладает весьма высокой прочностью.

«Твердая эпоксидная смола действует как механический ограничитель», сказал Zhao. «А поскольку она плотно прилегает к диэлектрику, то препятствует его деформации. Мы выяснили, что подобный ограничитель повышает способность изоляции выдерживать большие скачки напряжения, увеличивая ее энергетическую плотность в более чем 10 раз».

Zhao отметил, что над решением этой проблемы ученые бились в течение многих лет.

«Наши эксперименты показали, что энергетическая плотность мягких полимеров повышается вследствие механического ограничения диэлектриков», заключил он.

В настоящее время ученые работают над новейшими методами еще большего увеличения энергетической плотности диэлектриков.

26.10.2011