Thesis /

ROMDOC-THESIS-2017-949

Influenţa umpluturilor anorganice asupra proprietăţilor dielectrice ale nanocompozitelor polimerice pe bază de polietilenă

Pleşa, Georgiana-Ilona
2012-07-29

Abstract: Abstract teza de doctorat Influenţa umpluturilor anorganice asupra proprietăţilor dielectrice ale nanocompozitelor polimerice pe bază de polietilenă Autor: Ing. Georgiana-Ilona PLEŞA Conducător ştiinţific: Prof. dr. ing. Petru V. NOŢINGHER Cercetările în domeniul nanocompozitelor polimerice utilizate ca dielectrici urmăresc obţinerea unor materiale noi cu proprietăţi dielectrice (rezistivitate, rigiditate dielectrică, permitivitate şi factor de pierderi) superioare celor existente. În acest context, principalele obiective ale tezei mele de doctorat au fost stabilirea unor corelaţii între structura şi proprietăţile electrice ale nanocompozitelor polimerice pe bază de polietilenă cu umpluturi anorganice de SiO2, TiO2 şi Al2O3 (NPEUA) şi elaborarea unui model de estimare a proprietăţilor dielectrice pe baza structurii acestor materiale. Pornind de la structura chimică a materialelor propuse pentru studiu şi având la bază unele dintre modelele prezentate în literatură (Tanaka, Lewis, Wilkes, etc.), s-a propus un model structural al NPEUA. Pe baza acestui model, s-a realizat un calcul de estimare al concentraţiei de dipoli electrici din zona de interfaţă care se formează între polimer şi nanoparticule şi al permitivităţilor relative ce pot fi atribuite fiecărui strat din cele trei ale zonei de interfaţă polimer - nanoparticulă. Pentru a interpreta rezultatele experimentale obţinute, pe baza modelului structural propus, un aspect foarte important îl reprezintă estimarea valorilor intensităţii câmpului electric din interiorul NPEUA, care determină apariţia fenomenelor de conducţie şi polarizare electrică. Astfel, s-a realizat un model numeric de repartiţie a câmpului electric în NPEUA şi de estimare a permitivităţii echivalente ale NPEUA, utilizând programul COMSOL. Proprietăţile dielectrice (permitivitate, factor de pierderi, conductivitate AC) ale NPEUA s-au studiat în funcţie de frecvenţa în domeniul 1 mHz – 1 MHz, la temperatura camerei (27°C) pentru trei tipuri de nanocompozite polimerice pe bază de polietilenă şi nanoparticule anorganice de SiO2, TiO2 şi Al2O3. De asemenea, pentru aceste NPEUA s-au analizat variaţiile curenţilor de absorbţie în timp, precum şi s-au determinat valorile rezitivităţilor DC ale eşantioanelor. Influenţa concentraţiei (cuprinsă între 2 % şi 10 %) şi a tipului de nanoparticule (SiO2, TiO2 şi Al2O3) asupra proprietăţilor dielectrice si electroizolante ale nanocompozitelor polimerice au fost analizate pe baza structurii şi a modificărilor de stabilitate termică ale acestora. Influenţa temperaturii (250 K ÷ 350K) şi a radiaţiilor gama în diferite doze (10 kGy, 20 kGy şi 50 kGy) asupra proprietăţilor dielectrice ale nanocompozitelor polimerice pe bază de polietilenă şi umpluturi anorganice s-au analizat, de asemenea, în cadrul tezei. Rezultatele experimentale s-au explicat pe baza modelelor (privind structura si repartitia campului electric) elaborate în teză. Toate acestea au condus la stabilirea unor corelaţii între structura NPEUA şi proprietăţile dielectrice ale acestora. Cuvinte cheie: nanocompozite polimerice, umpluturi anorganice, polietilenă, proprietăţi dielectrice. The research in the field of polymer nanocomposite dielectrics targets obtaining new materials with improved dielectric properties (resistivity, dielectric strength, permittivity and dielectric losses) compared to existent ones. Therefore, the main objectives of my Ph.D. thesis were correlating the structure and electrical properties of polyethylene-based polymeric nanocomposites with inorganic fillers of SiO2, TiO2 and Al2O3 (NPEUA) and developing a model for dielectric properties estimation based on the structure of these materials. Beginning with the chemical structure of the materials proposed for study and using some of the models existent in literature (Tanaka, Lewis, Wilkes, etc.), a new structural model for NPEUA was proposed. Based on this model, a calculation was done for estimating the electric dipoles concentration in the interface area which is formed between the polymer and nanoparticles and the relative permittivities which can be attributed to any of the three layers of the polymer-nanoparticle interface area. In order to assess the obtained experimental results, based on the proposed structural model, a very important aspect was the estimation of electric field values inside the NPEUA, which determine the conduction and electrical polarization phenomena. Thus, a numerical model was made for electrical field repartition in NPEUA and for NPEUA equivalent permittivity estimation, using the COMSOL software. The dielectric properties (permittivity, dielectric loss and AC conductivity) of NPEUA over a frequency range of 1 mHz – 1 MHz, at ambient temperature (27°C) were investigated for three types of nanocomposites obtained from polyethylene filled with nanoparticles of SiO2, TiO2 and Al2O3. The absorption current variations and the DC resistivities of the samples were also discussed. The influence of the filler concentration (between 2 and 10 wt %) and the influence of the filler nature (SiO2, TiO2 and Al2O3) on the dielectric properties of the nanocomposites is also discussed in connection with structure and thermal stability modifications. The influence of temperature (250 K ÷ 350 K) and the gamma irradiation at different dozes (10 kGy, 20 kGy and 50 kGy) on the dielectric properties of polymeric nanocomposites based on polyethylene with inorganic nanofillers is also presented in the thesis. The experimental results were explained using a structural model and electric field repartition model developed during the thesis. All this led to correlations between the NPEUA structure and their dielectric properties. Keywords: polymeric nanocomposites, inorganic nanofillers, polyethylene, dielectric properties

Keyword(s): Compozite polimerice -- Proprietăţi dielectrice -- Teză de doctorat ; Compozite polimerice -- Nanoparticule -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Notices similaires

 

Les utilisateurs qui ont vu cette page ont aussi vu:

(273)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (255)  Tehnologiile informării şi comunicării : suport de curs - Curta, Olimpia - ROMDOC-BOOK-2007-005 (255)  Sisteme electronice de control automat a proceselor tehnologice din industria cimentului - Bernea, Florin George - ROMDOC-THESIS-2021-2312 (252)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (250)  Algoritmi de compresie-decompresie în timp real adaptaţi sistemelor încapsulate - Grosu, Vlad-Alexandru - ROMDOC-THESIS-2021-2320

 

Évaluer ce document:

Soyez le premier à noter ce document

Discuter ce document:

Commencer la discussion sur n'importe quel aspect de ce document.