Ruptura dieléctrica en polímeros con la presencia de agregados

P. L. DAMMIG QUIÑA; L. M. SALVATIERRA; I. M. IRURZUN; E. E. MOLA

Buenos Aires

Congreso; 93 Reunion Nacional de la Asociacion Física Argentina XI Reunion de la Sociedad Uruguaya de Fisica; 2008

Asociacion de Fisica Argentina

Los materiales poliméricos son utilizados como aislantes en la generación, transporte y distribución de energía eléctrica, así como en la industria y hogares. La información experimental muestra que el proceso de ruptura involucra una acumulación de daño en el material que termina por producir la ruptura microscópica del material, creando un camino conductor que lo inutiliza como aislante. El daño es producido por pequeñas descargas eléctricas acompañadas de emisión de luz. La información experimental muestra que la estructura geométrica del proceso tiene forma de árbol fractal, también conocidos como árboles eléctricos.En general los polímeros no se utilizan solos, sino en forma compuesta con agregados como por ejemplo AL2O3 para mejorar sus características dieléctricas. El modelo que presentamos en esta comunicación es un modelo detallista de primeros principios que tiene en cuenta en forma explícita las características físicas del material así como de los agregados y que es capaz de predecir la geometría de la ruptura, tanto como el proceso dinámico de la ruptura, y su naturaleza caótica. También se presentan resultados del modelo tanto en extensión del daño (dimensión fractal) como velocidad de propagación del daño (distribución de Weibull) para distintos porcentajes de agregados. Tanto la dimensión fractal como la velocidad de propagación promedio de una familia de árboles dieléctricos muestran un comportamiento no-monótono con el voltaje aplicado al material. Es importante destacar que modelos desarrollados anteriormente como el DBM [1-2], solo pueden modelar algunos tipos de rupturas dieléctricas, son incapaces de describir el proceso dinámico de la ruptura y su naturaleza caótica, y sus parámetros no se pueden relacionar con las características físicas del material ni del agregado.[1] Dielectric Breakdown Model for Composite Material, E. E. Mola et al, Phys Rev E 67 (2003) 066121[2] Dielectric Breakdown Model for Conductor-loaded an insulator-loaded composite materials, E. E. Mola et al, PhysRev E (2004) 016123