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Ultra Fast Conduction Mechanism of Space Charges in Polyethylene

Research Project

Project/Area Number 19K04352
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21010:Power engineering-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

Kadowaki Kazunori  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (60291506)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 尾崎 良太郎  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (90535361)
弓達 新治  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 助教 (40380258)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords空間電荷 / Ultra Fast Charge / 移動度 / ポリエチレン / スパイク電流 / 低密度ポリエチレン / キャリア移動度 / ultra fast charge / 電気絶縁
Outline of Research at the Start

雰囲気や温度が制御された容器内に置かれた低密度ポリエチレンシートに注入されたキャリアの挙動を,電流測定と空間電荷分布測定により観察する。観察結果から各種イオンの移動度を定量的に算出することにより,近年その存在が注目されているUltra Fast Charge の起源と伝搬機構を解明する。バルク内の自由体積空間におけるイオンのドリフト伝導がUltra Fast Chargeの起源であるという仮説を立て,その可能性を探る。Ultra Fast Charge のキャリア種の特定と,高電界下でのキャリア移動度の電界依存性を明らかにすることが本研究の目的である。

Outline of Final Research Achievements

It is believed that a spike pulse current flows when Ultra Fast Charges passes through the inside of an insulating material under a DC electric field. However, the conduction mechanism of the fast charge is still not clear. In this study, we observe the behavior of various carriers injected into low-density polyethylene sheets by current measurements and space charge measurements to identify the carriers causing the spike current. The current and space charge distribution are measured when wether electrons or ions are injected into polyethylene. The frequency of spike increases when electrons are injected, whereas it decreases when positive ions are injected.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Ultra Fast Chargeと呼ばれるような高速移動する電荷が存在すると考えられている一方で,ポリエチレン内部には電界が高いのに動かない電荷群が存在することも知られている。これらの不思議な現象の機構を解明することで,絶縁材料における電気伝導の物理を正しく理解することが本研究の目的である。研究を通じて得られた知見は,電力用高電圧ケーブルの材料設計や製造技術の進化につながるものと信じる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (16 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Calculation of Attenuated Space Charge Profile Obtained by Pulsed-electroacoustic Signal Passed through Polymer Insulator before Charge Injection2021

    • Author(s)
      Ryotaro Ozaki and Kazunori Kadowaki
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      Volume: 141 Issue: 10 Pages: 527-532

    • DOI

      10.1541/ieejfms.141.527

    • NAID

      130008095834

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • Year and Date
      2021-10-01
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  • [Journal Article] Saturation Current Produced by Exponential Decrease in Local Mobility in Low-density Polyethylene with Charge Packet2021

    • Author(s)
      Takahiro Mihara, Ryotaro Ozaki and Kazunori Kadowaki
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      Volume: 141 Issue: 10 Pages: 540-545

    • DOI

      10.1541/ieejfms.141.540

    • NAID

      130008095811

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • Year and Date
      2021-10-01
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  • [Journal Article] Polarity Effect of Large Current Spikes Produced by Artificial Charge Injection from Gas Phase into LDPE Sheet2021

    • Author(s)
      Keisuke Yamamoto, Shinji Yudate, Ryotaro Ozaki, and Kadowaki Kazunori
    • Journal Title

      Proceedings of 2021 IEEE International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM)

      Volume: 1 Pages: 234-237

    • DOI

      10.1109/icpadm49635.2021.9493949

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    • Author(s)
      Ryotaro Ozaki and Kazunori Kadowaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation

      Volume: 27 Issue: 6 Pages: 2007-2013

    • DOI

      10.1109/tdei.2020.008843

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      Ryotaro Ozaki, Kizuki Ochi, Sota Sanada, Shinji Yudate, and Kazunori Kadowaki
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      Proceedings of 2020 International Symposium on Electrical Insulating Materials (ISEIM)

      Volume: - Pages: 135-138

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      Kazuya Takeda, Shinji Yudate, Ryotaro Ozaki, and Kazunori Kadowaki
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      Proceedings of 2020 International Symposium on Electrical Insulating Materials (ISEIM)

      Volume: - Pages: 327-330

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      Takahiro Mihara, Shinji Yudate, Ryotaro Ozaki, and Kazunori Kadowaki
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      Proceedings of 2020 International Symposium on Electrical Insulating Materials (ISEIM)

      Volume: - Pages: 331-334

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      真田 聡太,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 139 Issue: 10 Pages: 1134-1139

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.1134

    • NAID

      130007722451

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2019-10-01
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      電気学会 誘電・絶縁材料研究会
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      山本 恵輔, 弓達 新治,尾崎 良太郎, 門脇 一則
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      矢野 太一, 弓達 新治,尾崎 良太郎, 門脇 一則
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      伊藤 伸弥, 山本 恵輔, 弓達 新治,尾崎 良太郎, 門脇 一則
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      山本 恵輔,弓達 新治,尾崎 良太郎,門脇 一則
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    • URL

      http://hv.ee.ehime-u.ac.jp/publications.html

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URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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