2018 Fiscal Year Annual Research Report
ナノカプセルコンポジット絶縁材料による低環境負荷型電力機器の開発
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17H04917
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
栗本 宗明 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 寄附研究部門准教授 (70580546)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノコンポジット / 誘電率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナノカプセル（気体を封入したナノサイズ粒子）をポリマーと複合した電気絶縁材料をナノカプセルコンポジット絶縁材料と定義し、ナノカプセルコンポジットの電力機器への適用可能性を明らかにすることを本研究全体の目的とする。特に、ナノカプセルコンポジットの絶縁強度を検証するための検討を行っており、平成30年度は次に示す実験項目を実施した。
(1) ナノカプセルコンポジットの3次元電界解析モデルの構築
(2) ナノカプセルの放電開始電圧の解析
(3) 交流高電圧波形に対するナノカプセルコンポジットの絶縁破壊電圧の評価
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナノカプセルを樹脂中にランダムに配置および配向した3次元電界解析モデルを構築し、実験的には検証が困難なパラメータ（ナノカプセルの凝集度および粒度分布）が誘電率に及ぼす影響を本モデルを用いて明らかにした。
構築した3次元電界解析モデルを用いて、ナノカプセルの放電開始電圧の解析に必要なナノカプセル周囲及び内部の電界強度分布を定量化した。
ナノカプセルコンポジットのバルク部分の交流絶縁破壊電圧をワイブル解析により評価した。その結果、ナノカプセルコンポジットの絶縁破壊電圧のワイブル平均値は、同充填量を持つ中空構造を持たないコンポジットと同等であることを確かめた。これは、ナノカプセルが絶縁の欠陥となっていないことを示唆する。
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| Strategy for Future Research Activity |
・ナノカプセルの放電開始電圧およびナノカプセルコンポジットの絶縁破壊電圧の推定方法検討
定量化したナノカプセル内部の電界分布を用いて、電子なだれの成長条件などを考慮し、ナノカプセル内の理論放電開始電圧を求める方法を検討する。その結果をもとに、ナノカプセル内の放電開始からそのままコンポジットの絶縁破壊に至るとの破壊モデルなどを仮定し、ナノカプセルコンポジットの絶縁破壊電圧の理論値を算出する方法を検討する。
・ナノカプセルコンポジットの絶縁破壊電圧の評価
インパルス、直流などの波形を持つ高電圧をナノカプセルコンポジットに印加し、その絶縁破壊電圧を測定する。推定する絶縁電圧の理論値に加えて中空構造を持たないコンポジットと比較することより、ナノカプセルの絶縁強度を評価する。
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