22641

تهيه و بررسي خواص نانوكامپوزيت هاي اپوكسي عايق الكتريسيته با هدايت حرارتي بالا

كارشناسي ارشد

مهندسي پليمر

1396

1399/04/30

دكتر محمد فصيحي دستجردي

دكتر اميرحسين خليلي گركاني

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در دهه‌هاي اخير، نانوكامپوزيت‌هاي اپوكسي به دليل داشتن خواص الكتريكي و مكانيكي مناسب جايگاه ويژه‌اي در صنعت برق علي‌الخصوص قطعات الكتريكي، الكترونيكي و اُپتوالكترونيكي پيدا كرده‌اند اما عيب عمده‌ي اپوكسي همانند ديگر پليمرها داشتن ضريب انتقال حرارت هدايتي پايين است كه موجب مي‌گردد حرارت توليد شده در اين قطعات به خوبي به محيط پيرامون منتقل نشود و عملكرد، طول عمر و ضريب اطمينان آنها را تحت‌الشعاع قرار دهد. در اين تحقيق بر آن شديم تا نانوكامپوزيت‌هايي بر پايه اپوكسي تهيه كنيم تا علاوه بر اينكه عايق الكتريسيته باشد و خواص مكانيكي خوبي را دارا باشد، از لحاظ اقتصادي به صرفه بوده و البته ضريب هدايت حرارتي مطلوبي داشته باشد. هدف اين تحقيق تهيه ي نانوكامپوزيت‌هاي اپوكسي عايق الكتريسيته با هدايت حرارتي بالا بوده است. براي ساخت نانوكامپوزيت‌هاي اپوكسي، از دو پركننده‌ي SiC (سيليسيوم كاربيد) و GNP (نانوصفحات گرافيت) با مقادير مختلف استفاده شد. براي بررسي خواص نانوكامپوزيت‌هاي تهيه شده از آزمون ضريب هدايت حرارتي (DTC)، آزمون رسانايي الكتريكي، آزمون مقاومت ولتاژ شكست دي‌الكتريك و استحكام ضربه استفاده شد. همچنين به منظور مشاهده‌ي پخش پركننده‌ها در ماتريس اپوكسي از نمونه‌ها آناليز FE-SEM گرفته شد. پس از انجام آزمون‌ها معلوم گرديد كه با افزودن 15% پركننده‌ SiC و 3/0% پركننده‌ي‌ GNP ضريب رسانايي حرارتي اپوكسي 231% افزايش يافته است. آزمون رسانايي الكتريكي نشان داد كه تمامي نمونه‌ها در محدوده‌ي عايق الكتريكي باقي مانده‌اند. پركننده‌هاي SiC و GNP به دليل داشتن گپ انرژي پايين، استقامت عايقي را كاهش دادند. همچنين آزمون ضربه‌ي نمونه‌ها نشان داد كه استحكام ضربه‌ي اپوكسي با اعمال 10% پركننده‌ي‌ SiC و 3/0% پركننده‌ي‌ GNP، %414 بهبود پيدا كرده است.

1399/08/24

Preparation and evaluation of properties of epoxy nanocomposites with electrical insulation and high thermal conductivity

7/20/2020 12:00:00 AM

In recent decades, epoxy nanocomposites have gained a special importance in the electrical industry especially electrical, electronic and optoelectronic devices, due to their good electrical and mechanical properties. But the main disadvantage of epoxy, like other polymers, is that it has a poor thermal conductivity, which causes the heat produced in these devices not to be well transferred to the surrounding environment and affects their performance, reliability and lifetime. In this research, an attempt has been made to prepare epoxy-based nanocomposites that, in addition to being electrically insulating and having good mechanical properties, are economically viable and, of course, have acceptable thermal conductivity .The goal of this research was to prepare the epoxy- based nanocomposites with high thermal conductivity along with electrical insulation. For that, two fillers SiC (silicon carbide) and GNP (graphite nanoparticles) with different weight fractions were used. Thermal conductivity (DTC), electrical conductivity, dielectric breakdown voltage resistance and impact strength were analyzed to evaluate the properties of the prepared nanocomposites. FE-SEM analysis was also performed on the samples to observe the morphology of nanocomposites. It was found that adding 15% SiC and 0.3% GNP increased the epoxy thermal conductivity by 231%. The electrical conductivity test showed that all the samples remained in the range of electrical insulation. SiC and GNP fillers reduced breakdown voltage due to their low energy gap. Also, the impact strength of the samples was improved by applying 10% SiC filler and 0.3% GNP filler up to 414%.