Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Engineered PMMA-ZnO nanocomposites for improving the electric arc interruption capability in electrical switching applications: Unprecedented experimental insights
KTH, Skolan för informations- och kommunikationsteknik (ICT), Material- och nanofysik.ORCID-id: 0000-0002-5547-3986
KTH, Skolan för informations- och kommunikationsteknik (ICT), Material- och nanofysik.ORCID-id: 0000-0001-5380-975X
KTH, Skolan för informations- och kommunikationsteknik (ICT), Material- och nanofysik.ORCID-id: 0000-0002-1679-1316
Vise andre og tillknytning
2017 (engelsk)Inngår i: Composites Science And Technology, ISSN 0266-3538, E-ISSN 1879-1050, Vol. 141, s. 113-119Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

Polymer inorganic nanocomposites (PINCs) have been engineered for controlling the electrical arc and to improve the arc interruption capability of the electrical switching applications, like circuit breakers. Several PINCs are fabricated by formation of ZnO quantum dots (QDs) in a poly (methyl methacrylate) (PMMA) matrix via in-situ polymerization method to avoid agglomeration of QDs, leading to a good spatial distribution of QDs in the polymer matrix. These PINCs have been characterized in detail for the morphology of QDs, interaction between QDs and polymer matrix, and ultraviolet (UV) radiation absorption. ZnO QDs have been assessed to have particle diameter of 3.5 nm, and their presence in the PMMA is revealed by the unique luminescence characteristics of the QDs under UV light. The presence of ZnO QDs broadened the range of UV radiation absorption of PMMA and the absorption edge is gradually shifted from 270 nm to 338 nm with step-wise loading of ZnO QDs. The PINCs are tested to determine their reproducibility and impact on the electrical arcs of current 1.6 kA generated using a specially designed test-setup. Interaction of PINCs with the electrical arcs generates ablation of chemical species towards core of the electrical arc, resulting in increase of voltage leading to cool-down the arc temperature. This experimental study demonstrates for the first time that these PINCs are reproducible, reliable and provides superior arc interruption capability.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Elsevier, 2017. Vol. 141, s. 113-119
Emneord [en]
Ablation, Arc interruption capability, Electrical arcs, Nano particles, Polymer-matrix composites
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-201120DOI: 10.1016/j.compscitech.2017.01.017ISI: 000395957500014Scopus ID: 2-s2.0-85010782662OAI: oai:DiVA.org:kth-201120DiVA, id: diva2:1072754
Forskningsfinansiär
Swedish Research Council, D0564701Swedish Foundation for Strategic Research , EM11-0002
Merknad

QC 20170208

Tilgjengelig fra: 2017-02-08 Laget: 2017-02-08 Sist oppdatert: 2019-02-05bibliografisk kontrollert
Inngår i avhandling
1. On the polymer-based nanocomposites for electrical switching applications
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>On the polymer-based nanocomposites for electrical switching applications
2017 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Recent research demonstrated that polymer based nanocomposites (PNCs) have been engineered in order to improve the arc interruption capability of the circuit breakers. PNCs are the combination of nano-sized inorganic nanoparticles (NPs) and polymers, opened up new developments in materials science and engineering applications. Inorganic NPs are selected based on their physical and chemical properties which could make multifunctional PNCs in order to interrupt the electrical arcs effectively. In particular, we presented the PNCs fabricated by using CuO, Fe3O4, ZnO and Au NPs in a poly (methyl methacrylate) (PMMA) matrix via in-situ polymerization method, recently developed method to avoid NPs agglomeration, leading to good spatial distribution in the polymer matrix. Thus, several samples with various wt% of NPs in PMMA matrix have been fabricated. These PNCs have been characterized in detail for the morphology of NPs, interaction between NPs and polymer matrix, and radiative/thermal energy absorption properties. In the next stage, PNCs are tested to determine their arc interruption performance and impact on the electrical arcs of current 1.6 kA generated using a specially designed test set-up. When PNCs interact with the electrical arcs, they generate ablation of chemical species towards core of the electrical arc, resulting in cooling-down the arc due to strong temperature and pressure gradient in the arc quenching domain. This thesis demonstrates for the first time that these engineered PNCs are easily processed, reproducible, and can be used to improve the arc interruption process in electrical switching applications.

Abstract [sv]

Ny forskning har visat att polymerbaserade nanokompositer (PNCs) har utformats för att förbättra strömbrytares förmåga att undvika ljusbågar vid överslag. PNCs är en kombination av nanostora oorganiska nanopartiklar (NP) och polymerer, som har öppnat upp för ny utveckling inom materialvetenskap och tekniska tillämpningar. Oorganiska NP väljs baserat på deras fysikaliska och kemiska egenskaper som kan hjälpa PNCs att motverka elektriska ljusbågar effektivt. I synnerhet, presenterade vi PNCs tillverkade genom användning av CuO, Fe3O4, ZnO och Au NP i en poly (metylmetakrylat) (PMMA)-matris via in situ-polymerisationsmetod, nyligen utvecklad för att undvika NP-agglomerering, vilket leder till god rumslig fördelning i polymermatrisen. Därför har flera prover med olika vikt% av NP i PMMA-matris tillverkats. Dessa PNCs har utvärderats i detalj för NP-morfologi, interaktion mellan NP och polymermatris, och strålnings- och värmeenergiabsorption. I nästa skede testas PNCs för att bestämma deras förmåga att undvika ljusbågar och påverkan på de elektriska ljusbågarna av 1,6 kA strömstyrka, genererade med hjälp av en specialdesignad test-set-up. När PNCs interagerar med de elektriska ljusbågarna, genererar de ablation av kemiska ämnen mot kärnan i den elektriska ljusbågen, vilket resulterar i nedkylning av ljusbågen på grund av starka temperatur- och tryckgradienter i området. Denna avhandling visar för första gången att dessa konstruerade PNCs är lätta att framställa, reproducerbara, och kan användas för att förbättra avbrottsprocessen för ljusbågen i elektriska kopplingstillämpningar.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Stockholm, Sweden: KTH Royal Institute of Technology, 2017. s. 62
Serie
TRITA-FYS, ISSN 0280-316X ; 2017:08
Emneord
Polymer-based nanocomposites, Inorganic nanoparticles, Electrical arcs, Circuit breakers, Ablation/Outgassing, Arc interruption capability, PMMA, CuO, Fe3O4, ZnO, Au, Radiative energy, Electric power, Arc temperature.
HSV kategori
Forskningsprogram
Fysik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-202702 (URN)978-91-7729-288-3 (ISBN)
Disputas
2017-03-24, FA31, Roslagstullsbacken 21, Albanova Universitetscentrum, Stockholm, 14:00 (engelsk)
Opponent
Veileder
Forskningsfinansiär
Swedish Research Council, D0564701Swedish Foundation for Strategic Research , EM11-0002
Merknad

QC 20170303

Tilgjengelig fra: 2017-03-03 Laget: 2017-03-02 Sist oppdatert: 2017-03-03bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Andre lenker

Forlagets fulltekstScopus

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Doddapaneni, VenkateshSaleemi, MohsinYe, FeiToprak, Muhammet Sadaka
Av organisasjonen
I samme tidsskrift
Composites Science And Technology

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric

doi
urn-nbn
Totalt: 471 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf