Til hovedinnhold

140-4 Nanokompositter for høyspenningskomponenter

140-4 Nanokompositter for høyspenningskomponenter

Bakgrunn
Elektriske isolasjonssystemer er den viktigste delen av alle komponenter i som brukes i produksjon og overføring av elektrisk kraft. Faste isolasjonssystemer består av elektrisk isolerende materialer, elektrisk ledende materialer og feltstyrende materialer. Det er vanlig å bruke kompositter for alle disse materialene. Målinger i laboratorier har vist at kompositter som også inkluderer nanopartikler som fillere kan forbedre avgjørende egenskaper til materialene som inngår i isolasjonssystemet. Nanokompositter har til en viss grad blitt tatt i bruk i høyspenningsapparater, men utviklingen har ikke gått så raskt som forventet. Bekymringer for kvaliteten til produksjonsmetoder og stabiliteten av materialene over lang tid er blant årsakene til dette.

I denne sommerjobben skal studenten produsere og studere et nanokomposittmateriale. Målsetningen kan for eksempel være én av disse:

  • Tilsette nano- og mikropartikler i et elektrisk isolasjonsmateriale for å øke termisk ledningsevne uten å redusere den elektriske holdfastheten
  • Tilsette nano- og mikropartikler for å lage elektrisk isolerende materialer med ikke-lineær dielektrisk respons
  • Erstatte mikropartikler med nanopartikler i eksisterende komposittter for å bedre de mekaniske egenskapene slik at materialet blir enklere å produsere

Produksjonsmetoden må sørge for at nanopartiklene fordeles godt og ikke agglomererer. Strukturell karakterisering, for eksempel med sveipelektronmikroskop (SEM), vil vise om produksjonen er vellykket. Deretter skal de elektriske egenskapene til materialet måles med eksisterende laboratorieoppsett: eksempler på målinger er dielektrisk respons, holdfasthet og ledningsevne. For enkelte materialer kan det også bli aktuelt med andre måleteknikker.

SINTEF Energi starter i 2017 en treårig satsning på nanokomposittmaterialer, og sommerstudenten på denne oppgaven blir en del av denne satsningen. Sammen med norsk og internasjonal elkraftindustri vil denne satsningen være med på å legge grunnlaget for morgendagens komposittmaterialer i isolasjonssystemer. Det vil også bli flere muligheter for å skrive prosjekt- og masteroppgaver i samarbeid med SINTEF Energi innen komposittmaterialer for elkraftanvendelser. En slik oppgave vil passe godt for studenter som ønsker en oppgave innen materialteknologi og høyspenningsapparater med sterk industriell relevans.

Elektrisk gjennomslagskanal (og deler av et elektrisk tre) som strekker seg fra en spenningssatt metallnål (til venstre i bildet) og mot en metallelektrode som er jordet (til høyre i bildet) i et elektrisk isolasjonsmateriale. Denne metoden benyttes for å studere fundamentale egenskaper til elektriske isolasjonsmaterialer. Elektrodene er støpt inn i materialet.

Oppgaven består i å

  • Sette seg inn i temaet og relevante produksjons- og karakteriseringsteknikker
  • Produsere en nanokompositt fra ferdige nanopartikler og matrise
  • Gjennomføre strukturell og elektrisk karakterisering av materialet
  • Presentere resultatene

Forutsetninger

  • Interesse for praktisk arbeid og laboratoriearbeid
  • Kjennskap til eller evne til å sette seg inn i materialteknologi og elkraftteknikk
  • Arbeidet vil passe godt for studenter med bakgrunn innen blant annet nanoteknologi, materialteknologi, fysikk eller energi og miljø, men andre studieretninger kan også være aktuelle.

Medveiledere   Cedric Lesaint og   Sverre Hvidsten