El papel de las interfaces en nanocompuestos de polietileno/óxido de metal para materiales aislantes de ultralta tensión

Se presenta el progreso reciente en el desarrollo de nanocompuestos de polietileno/óxido de metal para cables de corriente continua de alta tensión (HVDC) extruidos con propiedades de aislamiento eléctrico ultraltas. Esta es una tecnología prometedora con el potencial de elevar el límite de voltaje superior en los cables subterráneos/submarinos actuales, basados en polietileno prístino, a niveles donde la pérdida de energía durante la transmisión eléctrica se vuelve lo suficientemente baja como para garantizar la transmisión de energía eléctrica intercontinental. Se muestran el desarrollo de materiales aislantes HVDC junto con el impacto de la interfaz entre las partículas y el polímero en las propiedades eléctricas de los nanocompuestos. Se discuten parámetros importantes desde el nivel atómico hasta el micronivel, como la química interfacial, el área interfacial y el grado de dispersión/agregación de partículas. Este trabajo se coloca en perspectiva con trabajos importantes de otros, y se consideran los mecanismos sugeridos para una mejor aislación utilizando nanopartículas, como el aumento de la densidad de trampas de carga, la adsorción de impurezas/iones y los momentos dipolares inducidos de las partículas. También se discuten los efectos de las nanopartículas y de sus estructuras interfaciales en las propiedades mecánicas y las implicaciones de la cavitación en las propiedades eléctricas. Aunque el principal interés en mejorar las propiedades de los polímeros aislantes ha sido el uso de nanopartículas, lo que ha llevado a los nanodielectricos, se señala aquí que las partículas de óxido de metal jerárquicas microscópicas más grandes con alta porosidad superficial también brindan buenas propiedades de aislamiento. El impacto del tipo de partícula y sus propiedades inherentes (pureza y conductividad) en las propiedades dieléctricas e aislantes del nanocompuesto también se discuten con base en datos obtenidos por una técnica recientemente desarrollada para observar directamente la distribución de carga a escala nanométrica en el nanocompuesto.