Indução por campo magnético para orientação e melhoria das propriedades de condutividade elétrica não linear de compósitos de resina epóxi e mecanismos de regulação
Para melhorar os problemas de envelhecimento e falha de materiais isolantes causados pela distribuição desigual do campo elétrico em equipamentos elétricos de alta tensão, este estudo propõe um novo método para melhorar a condutividade elétrica não linear de compósitos de nanofios de SiC/resina epóxi por indução de orientação por campo magnético. Inicialmente, nanopartículas magnéticas de Fe3O4 foram carregadas na superfície dos nanofios de SiC para conferir-lhes capacidade de resposta ao campo magnético; em seguida, o endurecimento foi realizado sob a indução de um campo magnético externo, alcançando o alinhamento longitudinal ordenado dos nanofios na matriz de resina epóxi. Os resultados da pesquisa mostram que o compósito orientado preparado por esse método apresenta condutividade elétrica não linear extremamente alta, mesmo com baixa fração volumétrica de enchimento, com coeficiente não linear máximo de 30,88 em 5% de enchimento, e todos os espécimes orientados apresentam coeficientes não lineares superiores a 15. Ajustando a fração volumétrica do enchimento SiC@Fe3O4 e a carga de Fe3O4, é possível regular efetivamente o campo limiar do compósito. A combinação da análise XPS e cálculos do primeiro princípio confirmou que na interface SiC e Fe3O4 a transferência espontânea de elétrons forma um campo elétrico embutido e uma barreira de Schottky, sendo este fator o principal responsável pelas propriedades de condução não linear. Os testes de corrente estimulada termicamente também revelaram o mecanismo pelo qual a carga de Fe3O4 regula o campo limiar por meio da introdução de níveis profundos de armadilha. Este estudo fornece uma nova estratégia de preparação e base teórica para o desenvolvimento de materiais isolantes de alta performance com condutividade não linear.
关键词
resina epóxi; nanofios de carboneto de silício; orientação por campo magnético; condutividade elétrica não linear; barreira de Schottky