Herstellung, Untersuchung und Bewertung von Silikonelastomeren mit Kohlenstoffnanoröhren zur Nutzung für Isolationen mit äußeren Grenzflächen in der Hochspannungstechnik

Allgemeine Informationen

Projektnummer	62217007
Projekttitel laut Förderbescheid	Herstellung, Untersuchung und Bewertung von Silikonelastomeren mit Kohlenstoffnanoröhren zur Nutzung für Isolationen mit äußeren Grenzflächen in der Hochspannungstechnik
Akronym	Herstellung, Untersuchung und Bewertung von Silikonelastomeren mit Kohlenstoffnanoröhren zur Nutzung
Projektlaufzeit	01.07.2017 - 30.09.2019
Forschungsschwerpunkt	Werkstoffe - Struktur - Oberflächen
Projektkategorie	Forschung
Grundeinheit	Fakultät Elektrotechnik und Informatik

Inhaltliche Projektbeschreibung

Äußere Grenzflächen bei Komponenten der elektrischen Energietechnik müssen gegenüber verschiedener Beanspruchungen widerstandsfähig sein. Für die Anwendung an Kabelendverschlüssen, Isolatoren, ... haben sich neben Porzellan auch polymere Isolierstoffe, insbesondere Silikon, in der Praxis als erfolgreich dargestellt. Neben den verschiedenen Vorteilen (Hydrophobie, Gewicht, Elastizität, ...) zeigt sich allerdings bei Verlust der Hydrophobie, dass eine vergleichsweise leichte Schädigung durch Trockenbandentladungen möglich ist. Um diese Eigenschaften zu verbessern, werden bei hochtemperaturvernetzenden Silikonen (HTV) erhebliche Anteile an ATH (Aluminiumtrihydrat) beigemengt. Dies ist allerdings in Bereich der raumtemperaturvernetzenden Silikone (RTV) und Flüssiksilikone (LSR) aufgrund von mechanischen und verarbeitungstechnischen Eigenschaften nicht möglich, wobei entsprechende Ersatzstoffe verwendet werden. In verschiedenen Anwendungen wird allerdings eine erhöhte Beständigkeit gegen Entladungen gewünscht, wofür zur Zeit keine wirtschaftliche Lösung vorhanden ist.

 

Im gegenständlichen Projekt sollen erste explorative Untersuchungen (Vorlaufforschung) auf Basis der Nutzung von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) die Eignung von Silikon (RTV, LSR) als Basis untersucht werden. Aus der Literatur ist bekannt, dass CNTs eine verbesserte mechanische Eigenschaft herbeiführen. Daneben kann über der Perkolationsschwelle von einer Steigerung der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit ausgegangen werden. Auf Basis von veröffentlichten Untersuchungen bei Epoxidharz kann allerdings auch von einer Verbesserung der Eigenschaften unterhalb der Perkolationsschwelle bei geringer elektrischen Leitfähig ausgegangen werden. Im gegenständigen Projekt sollen die Erfahrungen aus dem Bereich der Epoxidharze auf Silikone übertragen werden.

 

Für die Anwendung ist die Kenntnis der Materialparameter mindestens nach notwendig, um einen möglichen Einsatz prüfen zu können. Hierzu gelten zumindest die Kenntnis des Volumenwiderstandes, Durchschlagfeldstärke, beschleunigten Alterungstest, Hochspannungskriechstromfestigkeit, Wasserdiffusionsverhalten, Hydrophobie, Hydrophobiebeständigkeit und -transfer und weitere als notwendig. Aufbauend auf diese Kenntnis können mögliche Prototypen gefertigt und untersucht werden.

 

Erwerb und Festigung von theoretischen und praktischen Kompetenzen zur Eigenschaftsverbesserung von polymeren Isolierstoffgrenzflächen mit entsprechenden Nanofüllstoffen für den Einsatz unter Hochspannungs-Freiluftbedingungen und in Isolierstoffverbunden (Optimierung der Strukturen aus Sicht unterschiedlicher Belastungen, Prüfverfahren, Langzeitstabilität) stehen ebenfalls im Vordergrund.

Weitere Daten

• Ansprechpartner

  • Herr Prof. Stefan Kornhuber (Projektleitung)
  • Frau Heike Herzig

• Fördermittelgeber

  • 100315892 - SMWK/SAB Vorlaufforschung 2017 - 2019
  
  
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• Finanzierung

  • 91.636,40 €