Ограничение улучшает диэлектрические характеристики и срок службы
Точно так же, как корсет улучшает внешний вид своего владельца, удерживая все вместе, жесткие ограничения изоляционных материалов в электрических компонентах могут увеличить их плотность энергии и снизить частоту их отказов.
Многие электрические компоненты, такие как проводка, обычно окружены материалом, препятствующим передаче электричества в окружающую среду. Эти изоляционные материалы известны как диэлектрики и могут принимать различные формы, наиболее распространенными из которых являются «мягкие» материалы, известные как полимеры. Однако, поскольку эти диэлектрики постоянно подвергаются воздействию электрического напряжения, они имеют тенденцию разрушаться.
Инженеры Университета Дьюка продемонстрировали, что жесткие ограничения диэлектрических материалов могут значительно улучшить их характеристики и потенциально увеличить срок их службы. Это понимание последовало за их открытием ранее в этом году точного механизма, который вызывает разрушение мягких диэлектрических материалов в присутствии электричества.
«Мы обнаружили, что повышение напряжения может вызвать физическое смятие полимеров и даже образование кратеров на микроскопическом уровне, что в конечном итоге приведет к их разрушению», — сказал Сюаньхэ Чжао, доцент кафедры машиностроения и материаловедения в инженерной школе Дьюка Пратта. «Поэтому мы подумали, что если мы плотно обернем полимер, это предотвратит появление складок. Эксперименты подтвердили эту гипотезу».
Результаты исследования Дьюка были опубликованы в Интернете в журнале Applied Physical Letters .
В своих экспериментах исследователи из Университета Дьюка соединили три различных мягких полимерных диэлектрика с помощью эпоксидной смолы. Эпоксидная смола — это тип полимера, созданный в результате реакции смолы с отвердителем. При смешивании образуется твердое и негибкое покрытие.
«Жесткая эпоксидная смола действует как механическое ограничение», — сказал Чжао. «Поскольку он плотно прилегает к диэлектрику, он предотвращает деформацию, которая обычно возникает. Мы обнаружили, что это ограничение может значительно повысить способность компонента выдерживать большее напряжение, увеличивая его плотность энергии более чем в десять раз».
Чжао сказал, что ученые годами работали над разработкой новых диэлектриков на основе новых типов мягких материалов или полимеров для увеличения плотности энергии и решения проблемы пробоя.
«Мы считаем, что может быть совершенно другой подход к получению этих мягких диэлектриков с более высокой плотностью энергии», — сказал Чжао. «Наши эксперименты показывают, что плотность энергии этих мягких материалов может быть значительно увеличена за счет надлежащих механических ограничений диэлектриков, а не обязательно нового типа диэлектрического материала».
В настоящее время команда тестирует новые методы достижения еще более жестких ограничений для увеличения плотности энергии полимерных диэлектриков.
Предоставлено
Университет Дьюка
Цитата :
Ограничение улучшает диэлектрические характеристики, срок службы (2011 г. , 25 октября)
получено 15 января 2023 г.
с https://phys.org/news/2011-10-restraint-dielectric-lifespan.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Ограничение улучшает диэлектрические характеристики и срок службы — ScienceDaily
Точно так же, как корсет улучшает внешний вид своего владельца, удерживая все вместе, жесткие ограничения изоляционных материалов в электрических компонентах могут увеличить их плотность энергии и снизить частоту их отказов.
Многие электрические компоненты, такие как проводка, обычно окружены материалом, препятствующим передаче электричества в окружающую среду. Эти изоляционные материалы известны как диэлектрики и могут принимать различные формы, наиболее распространенными из которых являются «мягкие» материалы, известные как полимеры. Однако, поскольку эти диэлектрики постоянно подвергаются воздействию электрического напряжения, они имеют тенденцию разрушаться.
Инженеры Университета Дьюка продемонстрировали, что жесткие ограничения диэлектрических материалов могут значительно улучшить их характеристики и потенциально увеличить срок их службы. Это понимание последовало за их открытием ранее в этом году точного механизма, который вызывает разрушение мягких диэлектрических материалов в присутствии электричества.
«Мы обнаружили, что повышение напряжения может вызвать физическое смятие полимеров и даже образование кратеров на микроскопическом уровне, что в конечном итоге приведет к их разрушению», — сказал Сюаньхэ Чжао, доцент кафедры машиностроения и материаловедения инженерной школы Дьюка Пратта. «Поэтому мы подумали, что если мы плотно обернем полимер, это предотвратит появление складок. Эксперименты подтвердили эту гипотезу».
Результаты исследования Дьюка были опубликованы онлайн в журнале Прикладные физические письма .
В своих экспериментах исследователи из Университета Дьюка соединили три различных мягких полимерных диэлектрика с помощью эпоксидной смолы. Эпоксидная смола — это тип полимера, созданный в результате реакции смолы с отвердителем. При смешивании образуется твердое и негибкое покрытие.
«Жесткая эпоксидная смола действует как механическое ограничение», — сказал Чжао. «Поскольку он плотно прилегает к диэлектрику, он предотвращает деформацию, которая обычно возникает. Мы обнаружили, что это ограничение может значительно повысить способность компонента выдерживать большее напряжение, увеличивая его плотность энергии более чем в десять раз».
Чжао сказал, что ученые годами работали над разработкой новых диэлектриков на основе новых типов мягких материалов или полимеров для увеличения плотности энергии и решения проблемы пробоя.
«Мы считаем, что может быть совершенно другой подход к получению этих мягких диэлектриков с более высокой плотностью энергии», — сказал Чжао.
