Nieuws

Nanodeeltjes tegen kortsluiting

arjen |

Met een vleugje ijzeroxide-nanodeeltjes kun je de isolatiemantels van hoogspanningskabels zelfherstellend maken. Zo voorkom je dat uiteindelijk de isolatie letterlijk in rook opgaat, schrijven Chinese onderzoekers in Nature Nanotechnology.

Zulke mantels worden gewoonlijk gemaakt van polyetheen of polypropeen. Normaal blijven die kunststoffen haast oneindig goed, maar bij een zeer hoog potentiaalverschil tussen de binnen- en de buitenkant krijg je een verschijnsel dat electrical treeing wordt genoemd. De kunststof bevat altijd wel wat minuscule holtes waarin gasmoleculen zijn achtergebleven. Die raken geïoniseerd en reageren met het omliggende materiaal. De schade plant zich voort in een patroon dat aan een boom doet denken, vandaar de naam. Uiteindelijk kan ze zo groot worden dat de isolerende eigenschappen niet meer zijn opgewassen tegen het potentiaalverschil zodat de kunststof 'doorslaat', met alle gevolgen van dien.

Het idee van Yang Yang, Qing Wang en collega's is nu om ijzeroxidedeeltjes van 17 nm diameter te voorzien van een laagje polyetheenglycol (PEG) en ze dan door de kunststof te mengen. Zo lang je beneden de 0,1 volume% blijft, maakt dat voor de isolerende eigenschappen van de kunststof heel weinig uit.

De deeltjes zijn klein genoeg om superparamagnetisch gedrag te vertonen: onder invloed van een vrij zwak extern magnetisch veld worden ze zelf magnetisch. Als je dat magnetische veld in een hoog tempo ompoolt, proberen ze dat te volgen en warmen daarbij juist voldoende op om de omringende kunststof lokaal te laten smelten.

Met röntgentechnieken hebben de onderzoekers vastgesteld dat de nanodeeltjes daarbij de neiging hebben om zich op te hopen in de groeiende 'bomen' die daarbij letterlijk dicht lopen met gesmolten kunststof. Hoe dat precies komt wordt uit de publicatie niet duidelijk. Wel dat het PEG dient als een soort smeermiddel; laat je het weg, dan bewegen de deeltjes zich veel minder soepel en is het herstel ook na langere tijd niet volledig.

Hoe je zo'n wisselend magnetische veld genereert in een hoogspanningskabel is nog wel een puntje. De auteurs suggereren echter dat het in veel toepassingen vanzelf al gebeurt, met name als er wisselspanning aan te pas komt - zo sterk hoeft het veld nu ook weer niet te zijn. En op hoogspanningsverbindingen op de zeebodem, die tegenwoordig vaak werken met gelijkspanning en met afstand de grootste uitdaging vormen voor isolatiematerialen, zou je nu en dan even wisselspanning kunnen zetten om de schade weer een tijdje weg te werken.

bron: Nature Nanotechnology

Deel deze pagina
Bestel nu GRATIS 2 proefnummers Mens en molecule

Bestel nu 2 GRATIS proefnummers

KVCV

Lid worden van de KVCV? Ontdek de voordelen!

KVCV Facebook

De KVCV is ook op Facebook te vinden:

KVCV op Facebook

Naar boven