Κατασκευή Και Χαρακτηρισμός Σύνθετων Διηλεκτρικών Υλικών: Εφαρμογή Σε Εποξειδική Ρητίνη Με Προσθήκη Μικρο-σωματιδίων Al2o3

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ερευνά τη διηλεκτρική συμπεριφορά του σύνθετου υλικού που κατασκευάστηκε με την προσθήκη κονίας τριοξειδίου του αλουμινίου (Al2O3), σε μήτρα εποξειδικής ρητίνης. Κατασκευάστηκαν πολλά δοκίμια, με διαφορετικό ποσοστό και σύσταση αλουμίνας, με σκοπό να εξετασθεί η επίδραση της διαφορετικής μορφολογίας των κόκκων πρόσμιξης αλλά και του ποσοστού πρόσμιξης, στα βασικά διηλεκτρικά χαρακτηριστικά του σύνθετου υλικού. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν δύο τύποι αλουμίνας, μία σε μη-πορώδη και μία σε πορώδη μορφή. Αφού κατασκευάστηκαν τα δοκίμια, υποβλήθηκαν σε διηλεκτρικές μετρήσεις στις χαμηλές- βιομηχανικές συχνότητες (20Hz- 1MHz) και στη συνέχεια και στις υψηλές- τηλεπικοινωνιακές (1MHz- 1GHz). Μετρήθηκαν οι διηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού, που είναι τόσο η μιγαδική διηλεκτρική σταθερά κ* αποτελούμενη από το πραγματικό μέρος (κ΄: σχετική διηλεκτρική σταθερά ή απλά διηλεκτρική σταθερά) και το φανταστικό μέρος (κ΄΄), όσο και η εφαπτομένη απωλειών (tanδ).Από τις μετρήσεις στις χαμηλές συχνότητες προκύπτει ότι, για το μη-πορώδες υλικό, η αύξηση του ποσοστού πρόσμιξης επιδρά στη διηλεκτρική σταθερά αυξάνοντας την τιμή της, αλλά δεν προκαλεί διαφοροποίηση στη τιμή της εφαπτομένης απωλειών. Στην περίπτωση της προσθήκης πορώδους αλουμίνας, το υλικό πλέον είναι ένα σύστημα αποτελούμενο από τρία συστατικά, αφού στους πόρους των κόκκων εγκλωβίζονται φυσαλίδες αέρα, και έτσι είναι πιο πολύπλοκος ο τρόπος με τον οποίο επιδρά η αύξηση του ποσοστού πρόσμιξης στα μετρούμενα διηλεκτρικά χαρακτηριστικά του σύνθετου υλικού.Στις μετρήσεις που έγιναν σε υψηλές συχνότητες, μιας και η τιμή της διηλεκτρικής σταθεράς δεν υπολογίζεται κατευθείαν από το μηχάνημα αλλά θεωρητικά, το κρίσιμο αποτέλεσμα είναι η εφαπτομένη απωλειών. Σε αυτό το εύρος συχνοτήτων, παρατηρείται, και για τα δύο είδη αλουμίνας που χρησιμοποιήθηκαν, ότι η αύξηση της συχνότητας λειτουργίας οδηγεί στη σταδιακή μείωση των απωλειών. Αυτό οφείλεται σε διηλεκτρικούς μηχανισμούς πόλωσης που παύουν πλέον να επενεργούν.