Möglichkeiten zur Verbesserung des Eigenschaftsprofils nanopartikulär gefüllter Polymere hinsichtlich ihrer elektrischen Teilentladungsbeständigkeit und ihrer Wärmeleitfähigkeit

Brockschmidt, Mario

Seit den 1990´er Jahren ist das Wort Nano, das griechische Wort für Zwerg, in der Welt der Wissenschaft immer verbreiteter geworden. Nanotechnologie wird als eines der viel versprechendsden Felder in der heutigen Forschung und Entwicklung angesehen. In den vergangenen Jahren sind Partikel in der Größenordnung von 10 bis 50 Nanometern zu einem nützlichen Instrument geworden, um die Eigenschaften einer breiten Varianz von Materialien festzulegen und einzustellen. In der Vergangenheit führte dies zu einigen verschiedenartigen Anwendungen im täglichen Leben, wie zum Beispiel Lacken oder Sonnenschutzcremes oder sogar zur Verbesserung der Kratzfestigkeit von Compact Disks. Daher ist es aussichtsreich zu untersuchen, wie Nanopartikel zur Steigerung der elektrischen Eigenschaften von Isoliermaterialien dienen können, und welchen Einfluss sie auf die Prozessierbarkeit, sowie die chemischen und physikalischen Eigenschaften haben. Indes ist der entscheidende Faktor die Vorauswahl des Füllmaterials in der Kombination mit der Trägermatrix und genau so die Technik des Einbringens. Daher ist es nützlich, eine Testanordnung zu entwickeln, die es erlaubt eine signifikante Anzahl von verschiedenen Materialien zu testen und ein Hochspannungslabor dazu befähigt, die Festigkeit unter elektrischen Feldbedingungen zu untersuchen, die die Entstehung von elektrischen Teilentladungen provozieren. Hierfür wurde eine Testanordnung auf Basis der DIN 60343 entwickelt, mit der leicht herstellbare plattenförmige Prüfkörper getestet werden können. Mit Hilfe unterschiedlicher Elektrodengeometrien können so unterschiedliche elektrische Feldgeometrien erzeugt und der Einfluss auf die verschiedenartigen Materialien geprüft werden. Die Nutzung solcher plattenförmiger Prüflinge erlaubt auch die vorab zerstörungsfreie Untersuchung weiterer in elektrischen Anwendungen interessanter Eigenschaften, wie beispielsweise der Wärmeleitfähigket. Das kann in der Zukunft zu Neuentwicklungen von Isoliersystemen mit verbesserter Ausnutzung, beispielsweise rotierender Maschinen, führen.

Since the 1990ies the word änanoö, which is the greek word for ôdwarfö has became more and more common within the world of sciences. Nanotechnology is thought to be one of the most promising fields in research and development of our time. In the future it is expected to become a key technology. Recent years saw particles with the scale of some ten to fifty nanometers becoming a useful instrument to define and adjust properties of a broad variety of materials. In the past this led to some different applications in workaday life, like varnishes or sun protection for instance or even to improve scratch resistance of optical storage media like compact discs. Hence it is beneficial to investigate how nanoparticles can serve to improve the electrical properties of insulation materials and how this affects their behavior during processing and other physical or chemical characteristics. However; a crucial factor is the choice of the filling material in combination with the carrying matrix as well as the filling technology. Hence it is useful to develop a testing arrangement that allows one to perform a significant number of tests on different materials and enables a high voltage laboratory to investigate the strength under electrical stress levels that generate partial discharges. Therefore; a testing device has been developed that uses a very common and easy-to-produce plate shape for specimens. This paper reports an easy way how to modify the testing configuration according to IEC 60343 to create different field geometries as well as different materials to provide some interesting and outstanding results. Using a plate shaped specimen allows the application of further non destructive measurements that provide other material characteristics which are of great interest for some electrical applications like thermal conductivity for instance. This can actually lead to the development of new insulation systems to be used for a more effective design of high voltage devices like rotating machines.

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Brockschmidt, Mario: Möglichkeiten zur Verbesserung des Eigenschaftsprofils nanopartikulär gefüllter Polymere hinsichtlich ihrer elektrischen Teilentladungsbeständigkeit und ihrer Wärmeleitfähigkeit. 2011.

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