Vật liệu cách điện là gì? Chúng có tính chất như thế nào? Có những loại vật liệu cách điện nào? Điện là một nguồn năng lượng không thể thiếu trong đời sống sản xuất ngày nay. Tuy nhiên nếu không có biện pháp sử dụng an toàn hiệu quả thì điện cũng có tính nguy hại rất lớn đối với tính mạng con người. Những vật liệu cách điện đã được tìm ra và ứng dụng nhằm giới hạn sự di chuyển của dòng điện nhằm đảm bảo an toàn và tận dụng tối đa nguồn năng lượng này. Tại Bài Viết này, Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu thật kỹ lưỡng về loại vật liệu này nhé!
NỘI DUNG CHÍNHPhân loại vật liệu cách điện
Tính chất của vật liệu cách điện5 loại vật liệu cách điện phổ biến
Vật liệu cách điện là gì?
Vật liệu cách điện là các loại vật liệu có công dụng ngăn không cho dòng điện đi từ vật liệu dẫn điện này sang vật liệu dẫn điện khác hoặc ra môi trường xung quanh. Hiểu đơn giản hơn, vật liệu cách điện có khả năng dẫn điện kém hoặc không dẫn điện. Ở điều kiện bình thường, điện tích cố định và sở hữu điện trở suất lớn nên cách điện tốt.
Bạn đang xem: Nhựa độ cách điện cao
Hiện nay, các loại vật liệu cách điện được sử dụng rộng rãi và phổ biến trong ngành điện bao gồm sản xuất, vận tải và sử dụng điện. Mục đích giúp ngăn chặn quá trình tiếp xúc giữa con người với dòng điện hoặc sự tiếp xúc giữa các dòng điện với nhau. Từ đó đảm bảo an toàn cho hệ thống vận hành cũng như con người sử dụng dòng điện.
Phân loại vật liệu cách điện
Vật liệu cách điện được phân loại khá đa dạng dựa vào thành phần hóa học, tính chịu nhiệt và trạng thái vật lý. Cụ thể như sau:
Phân loại vật liệu cách điện theo trạng thái vật lý
Dựa trên trạng thái vật lý của vật liệu, người ta chia thành 3 loại chính:
Vật liệu cách điện ở thể khíNhóm loại vật liệu này có sẵn trong tự nhiên, không mùi, không vị, không gây độc hại…được sử dụng cho các đường dây dẫn tải trên không và với các thiết bị điện trong cùng một môi trường làm việc. Tuy nhiên, để nâng cao hiệu quả cách điện nên kết hợp thể khí với thể rắn hoặc lỏng. Một số loại vật liệu cách điện ở thể khí: khí SF6, khí cách điện 3M Novec…
Vật liệu cách điện ở thể rắnĐặc điểm có hằng số điện môi cao, và thường xuất hiện trên bề mặt vật liệu khi sử dụng. Nhóm vật liệu này cũng có các loại: chất cách điện vô cơ như xi măng, cát, đá, mica; chất cách điện hữu cơ: vải, lụa, giấy; chất dẻo tổng hợp: cao su, nhựa; sơn cách điện, men. Trong đó, mica được đánh giá là vật liệu cách điện tốt nhất.
Vật liệu cách điện ở thể lỏngVật liệu cách điện ở thể lỏng còn gọi là điện môi vì có điện trở suất cao, tính hao mòn điện môi thấp, độ bền cao. Một số vật liệu điển hình là dầu mỏ, dầu caps, dầu biến thể…
Phân loại theo thành phần hóa học
Vật liệu cách điện hữu cơNhóm vật liệu này sẽ có nguồn gốc từ thiên nhiên sử dụng các hợp chất cơ bản có trong thiên nhiên và giữ nguyên thành phần như cao su, xenluloit… và nhân tạo được sản xuất bằng cách kết hợp nhiều vật liệu khác nhau: nhựa amino, nhựa epoxy, vinyl, polyetylen…
Nhóm vật liệu cách điện vô cơ gồm các chất khí, chất lỏng không cháy hoặc các vật liệu rắn như gốm, sứ, thủy tinh, mica…
Theo tính chịu nhiệtVật liệu cách điện được phân loại dựa vào các cấp độ, mỗi cấp độ sẽ có mức nhiệt độ và các vật liệu khác nhau. Cụ thể:
Cấp cách điện Y: Nhiệt độ 90 độ C, gồm các loại vật liệu giấy, vải sợi, cao su, gỗ, các loại nhựa PVC, anilin, abomit.Cấp cách điện A: Nhiệt độ 105 độ C, gồm các loại vật liệu giấy, nhựa polyester, cao su nhân tạo, sơn cách điện có dầu làm khô.Cấp cách điện E: Nhiệt độ 120 độ C, gồm các loại giấy ép, vải ép, nhựa tráng polyvinyl pacman, nhựa polyamide…Cấp cách điện B: Nhiệt độ 130 độ C, gồm các loại nhựa polyester, mica, thủy tinh có chất độn, nhựa epoxy, sợi thủy tinh, nhựa melamin fomandehit…Cấp cách điện F: Nhiệt độ 155 độ C, gồm các loại vật liệu sợi amiang, sợi thủy tinh có chất kết dính….Cấp cách điện H: Nhiệt độ 180 độ C, gồm các loại silicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính.Cấp cách điện C: Nhiệt độ lớn hơn 180 độ C, gồm các loại mica không có chất kết dính, sứ, thủy tinh, polymonoclor tricloetylen…Công dụng của vật liệu cách điện
Hiện nay, theo thống kê vật liệu cách điện đã và đang được sử dụng rộng rãi, thông dụng với đa dạng chất liệu, kiểu dáng. Với nhiều công dụng tuyệt vời, cụ thể dưới đây:
Giúp bảo vệ môi trường làm việc được an toàn.Giúp ngăn cản dòng điện tiếp xúc với con người đảm bảo an toàn tính mạng, tránh nguy hiểm.Ngăn cản tình trạng các dòng điện tiếp xúc với nhau, hạn chế được vấn đề chập điện, cháy nổ.Có khả năng cách nhiệt tốt, chống ồn hiệu quả.Được ứng dụng rộng rãi, thông dụng trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề, vật liệu cách điện ở thể rắn còn có thể dùng để làm đồ trang trí với tính thẩm mỹ cao.Hạn chế, ngăn chặn tối đa các rủi ro liên quan đến cháy nổ, chập điện.Tính chất của vật liệu cách điện
Tính hút ẩm của vật liệu cách điện
Các loại vật liệu cách điện đều có khả năng hút ẩm và thẩm thấu hay nói cách khác là hút hơi nước từ không khí và cho hơi nước xuyên qua. Tuy nhiên khả năng hút ẩm này còn phụ thuộc vào kết cấu, loại vật liệu gì? và nhiệt độ, áp suất, độ ẩm của môi trường.
Về cơ bản, tính chất này sẽ làm biến đổi, lão hóa thậm chí có thể phá hỏng tính cách điện đối với các loại vật liệu, nhất là đối với vật liệu ở thể rắn. Do đó để hạn chế nguy hại từ hơi ẩm với vật liệu nên sử dụng các biện pháp:
Sấy khô, sấy chân không để hơi ẩm thoát ra bên ngoài.Sơn phủ đầy lỗ trên các vật liệu xốp bằng sơn cách điện để hơi ẩm thoát ra ngoài.Ngăn chặn hơi ẩm lọt vào bên trong vật liệu cách điện bằng việc quét lên bề mặt vật rắn các lớp sơn phủ để làm kín.Thường xuyên vệ sinh bề mặt vật liệu cách điện, tránh bụi bẩn bám vào làm tăng khả năng thẩm thấu có thể gây phóng điện trên bề mặt.Tính chất cơ học của vật liệu cách điện
Các loại vật liệu cách điện có khả năng chống va đập, độ rắn, độ giãn nở tương đối tốt. Do đó, khi gắn các loại vật liệu cách điện với nhau cần phải chọn các loại có hệ số giãn nở nhiệt gần bằng nhau để đảm bảo an toàn.
Tính chịu nhiệt
Theo phân tích, mỗi loại vật liệu sẽ có khả năng chịu tác dụng của mức nhiệt độ nhất định. Đối với vật liệu cách điện vô cơ tính chịu nhiệt được biểu thị bằng nhiệt độ và sẽ có những biến đổi về phẩm chất cách điện như điện trở giảm. Đối với vật liệu hữu cơ, tính chịu nhiệt là nhiệt độ gây nên các biến dạng cơ học tương đương với sự suy giảm phẩm chất cách điện.
Tính chất hóa học
Về mặt hóa học của vật liệu cách điện, khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng hóa học trong vật liệu cũng sẽ tăng. Khi nhiệt độ tăng quá mức cho phép sự giảm sút phẩm chất cách điện của vật liệu gia tăng sẽ rất mạnh.
5 loại vật liệu cách điện phổ biến
Trên thực tế tồn tại rất nhiều vật liệu cách điện. Chúng có tồn tại ở trạng thái lỏng – nước tinh khiết, dạng khí – khí hidro, dạng rắn – nhựa. Tuy nhiên, việc ứng dụng các vật liệu này trong ngành điện không phải toàn diện. Dưới đây là 5 loại vật liệu cách điện thông dụng, được dùng trong nhiều ngành nghề, lĩnh vực với đặc tính cách điện tốt:
Nhựa – Vật liệu Polymer cách điện
Đầu tiên, không thể bỏ qua nhựa loại vật liệu đơn giản, thiết kế đa dạng, chi phí rẻ, độ bền cao, cách điện tốt. Do đó được ứng dụng trong sản xuất vỏ của các thiết bị điện giúp đảm bảo yêu cầu cách điện và an toàn. Một số loại nhựa thường gặp: PVC, Nylon, Cresyn Phthalate…
Mica – Vật liệu nhựa thủy tinh cách điện
Là loại vật liệu cách điện được đánh giá là tốt nhất trong tất cả các loại vật liệu và được ứng dụng tại môi trường có điều kiện nhiệt độ cao. Ngoài ra, mica cũng có tính dẫn nhiệt tốt nên phù hợp để làm vỏ dẫn điện, bóng bán dẫn tản nhiệt hoặc trong sản xuất tụ điện.
Vật liệu thủy tinh cách điện
Thủy tinh là loại vật liệu cách điện có chất lượng tốt, điện trở suất lớn nên được sử dụng tại những không gian rộng. Ví dụ trong các công trình xây dựng nhà ở, trung tâm thương mại, hồ chứa…
Vật liệu cao su cách điện
Cao su là vật liệu cách điện có độ bền cao, làm việc tốt trong điều kiện có nhiệt độ cao, thấp, không bị hòa tan trong nước. Do đó được sử dụng để làm các lớp cách điện như thảm cách điện, ủng cao su cách điện… ứng dụng trong các lĩnh vực; công nghiệp, y tế, nông nghiệp…
Vật liệu gốm sứ cách điện
Gốm sứ đa phần được làm từ đất sét(giàu nhôm để tăng độ bền cơ học) nung nóng ở nhiệt độ cao, và bên ngoài được phủ một lớp men gốm. Tính chất của vật liệu này khá giòn, dễ vỡ nhưng có khả năng chịu nhiệt tốt. Cũng vì vậy, các thiết bị cách điện bằng gốm sứ thường được ứng dụng tại các vị trí ít bị tác động vật lý, và có khả năng sinh nhiệt cao như trên cột điện cao áp, trạm biến áp. Điện môi của vật liệu sứ ở khoảng 4 – 10KV/mm.
Kết luận
Nhìn chung, vật liệu cách điện khá đa dạng với nhiều tính chất, công dụng, phân loại khác nhau. Hy vọng những thông tin chúng tôi chia sẻ trên đây sẽ giúp các bạn hiểu thêm về vật liệu cách điện. Từ đó biết cách áp dụng vào thực tế để đảm bảo an toàn cho chính bản thân mình khi sử dụng các trang thiết bị điện xung quanh.
Tuấn Hưng Phát chuyên nhập khẩu, phân phối trực tiếp van điều khiển bằng điện: Van bướm điều khiển điện – van bi điều khiển điện – van điện từ – Van cổng điều khiển điện – Van cầu điều khiển điện. Quý Vị Bạn Đọc có nhu cầu những sản phẩm trên hãy liên hệ Hotline để được chuyên viên tư vấn, hỗ trợ và báo giá nhé!
Nhựa có dẫn điện không? Trong một thời gian rất dài, sự khác biệt giữa kim loại và nhựa rất rõ ràng và dễ nhớ: kim loại dẫn điện, còn nhựa thì không. Tuy vậy, cho đến nay, người ta thừa nhận rằng thực tế có nhiều sắc thái hơn như vậy bởi vì trong một số điều kiện, các polyme có thể dẫn điện. Hãy cùng chúng tôi khám phá câu hỏi "Nhựa có dẫn điện không?" và tìm hiểu về những vấn đề xung quanh đó!
Nhựa dẫn điện
I. Nhựa có thể dẫn điện không?1. Tính dẫn điện của Nhựa
Nhựa được phân loại là vật liệu cách điện có điện trở suất bề mặt điển hình là 1016 - 1017 ohms/sq. Chất dẻo dẫn điện hiện có trên thị trường là vật liệu tổng hợp của nhựa nền cách điện và chất độn dẫn điện hoặc chất gia cố. Độ dẫn điện đạt được thông qua một mạng lưới các hạt hoặc sợi dẫn điện.
Đối với nhựa dẫn điện, ba phạm vi dẫn điện khác nhau được xác định:
Vật liệu tổng hợp tiêu tan Vật liệu tổng hợp dẫn điện Vật liệu tổng hợp che chắn ESD2. Nhựa dẫn điện
Liệu nhựa có thể dẫn điện không?
Câu trả lời là CÓ. Trên thực tế, một số loại nhựa có thể dẫn điện.
Nhựa dẫn điện là gì?
Nhựa dẫn điện hay chính xác hơn là polyme dẫn điện nội tại (ICP) là các polyme hữu cơ dẫn điện. Chúng là những vật liệu được chế tạo chứa đầy các chất phụ gia dẫn điện để đạt được một mức điện cụ thể. Các hợp chất như vậy có thể có tính dẫn điện kim loại hoặc có thể là chất bán dẫn. Ưu điểm lớn nhất của polyme dẫn điện là khả năng xử lý của chúng, chủ yếu bằng cách phân tán. Polyme dẫn điện nói chung không phải là nhựa nhiệt dẻo, nghĩa là chúng không thể điều nhiệt.
Theo truyền thống, điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng chất độn carbon, chẳng hạn như muội than, than chì và các nguyên tố dẫn điện khác. Nhựa dẫn điện thường nằm trong khoảng từ E4 đến E12, làm cho vật liệu này chỉ là vật liệu bán dẫn.
Nhưng, giống như polyme cách điện, chúng là vật liệu hữu cơ. Chúng có thể mang lại tính dẫn điện cao nhưng không thể hiện tính chất cơ học tương tự như các polyme thương mại khác. Các tính chất điện có thể được tinh chỉnh bằng cách sử dụng các phương pháp tổng hợp hữu cơ và kỹ thuật phân tán tiên tiến.
Xem thêm: Tên gọi các loại bánh ngọt của pháp đặc trưng nhất, 6 loại bánh ngọt nổi tiếng của pháp
Vì sao sử dụng nhựa dẫn điện
Nhựa dẫn điện cho thấy tiềm năng lớn trong các vật liệu chống tĩnh điện và chúng đã được tích hợp vào màn hình và pin thương mại. Nhiều nghiên cứu cho thấy chúng cũng có triển vọng sử dụng trong pin mặt trời hữu cơ, mạch điện tử in, điốt phát sáng hữu cơ, bộ truyền động, điện sắc, siêu tụ điện, cảm biến hóa học, mảng cảm biến hóa học, cảm biến sinh học, màn hình trong suốt linh hoạt, tấm chắn điện từ và khả năng thay thế cho vật liệu trong suốt phổ biến.
Một ứng dụng khác của nhựa dẫn điện là sử dụng cho lớp phủ hấp thụ vi sóng, đặc biệt là lớp phủ hấp thụ radar trên máy bay tàng hình. Polyme dẫn đang nhanh chóng thu hút được sự chú ý trong các ứng dụng mới với các vật liệu ngày càng dễ gia công hơn, các tính chất vật lý và điện tốt hơn và chi phí thấp hơn.
Đặc biệt, các dạng polyme dẫn có cấu trúc nano mới với diện tích bề mặt cao hơn và khả năng phân tán tốt hơn. Các báo cáo nghiên cứu cho thấy rằng các polyme dẫn điện có cấu trúc ở dạng sợi nano và bọt biển nano cho thấy các giá trị điện dung được cải thiện đáng kể so với các polyme không có cấu trúc nano.
Khi nào nên sử dụng nhựa dẫn điện?
Nhựa dẫn điện có hai công dụng cơ bản trong thiết kế sản phẩm. Đầu tiên là đóng vai trò thuận lợi trong chế tạo cơ điện và thứ hai là đóng vai trò làm tiêu những tĩnh điện không mong muốn khỏi máy. Khi đưa ra quyết định, điều quan trọng là phải xem xét các thuộc tính cần thiết để vận hành thành công.
Ví dụ: Hầu hết các ứng dụng xử lý phương tiện giấy đều yêu cầu một tập hợp các thuộc tính chính trong các thành phần của chúng, chẳng hạn như độ bền xé, Hệ số ma sát (COF) và độ cứng. Mặc dù kim loại có thể cung cấp mức độ dẫn điện cao, nhưng vật liệu này rất có thể sẽ không cung cấp đủ COF để hoạt động bình thường. Vì lý do này, nhựa dẫn điện thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm các thiết bị y tế, hệ thống chế biến thực phẩm, quân sự & quốc phòng, và một số ứng dụng công nghiệp.Tính linh hoạt này cho phép các nhà thiết kế tự do thiết kế những gì họ hình dung, dựa trên các yêu cầu về vật liệu, độ phức tạp của bộ phận và nhu cầu về khối lượng.
-Những điều bạn cần biết về phụ gia chống tĩnh điện cho nhựa
-Tổng quan về phụ gia chống tĩnh điện
II. Tại sao nhựa không thể dẫn điện?Nhựa, thường được gọi là polyme nhân tạo, là vật liệu có thể tạo khuôn mềm dẻo và đàn hồi. Một số polyme tổng hợp đã được tạo ra với tính dẫn điện tuyệt vời để sử dụng làm chất dẫn điện. Tuy nhiên, phần lớn các chất dẻo thể hiện khả năng cách điện đáng kể và là chất dẫn nhiệt kém vì chúng vừa là chất cách điện vừa cách nhiệt.
Hãy xem xét một số yếu tố sau:
1.Điện trở suất cao
Điện trở của vật liệu đối với dòng điện chạy qua nó được đo bằng điện trở suất của nó. Ohm-mét (Ωm) được sử dụng để đo điện trở. Điện trở suất trong chất cách điện cao, với các giá trị trong khoảng mà nó có thể. Dưới đây là các mức điện trở suất của một số loại nhựa:
Chất chống cháy ASA/PC – 14 1015 Ohm.cm ABS/PC pha trộn 20% sợi thủy tinh - 16 1015 Ohm.cm CA Cellulose Acetate - 12 1015 Ohm. cm Nhiệt độ cao ABS - 16 1015 Ohm.cmCác phân tử nhựa được liên kết với nhau để các electron của nguyên tử bị chiếm hoàn toàn. Kết quả là nhựa thiếu các electron tự do có thể di chuyển xung quanh và dẫn điện.
2. Độ dẫn nhiệt thấp
Độ dẫn nhiệt thường thấp đối với tất cả các chất cách điện. Điều đó có nghĩa là chất cách điện làm cho nhiệt khó truyền qua chúng. Dòng điện không thể dễ dàng đi qua nhựa vì các electron ở đó tĩnh và không chuyển vùng.
3. Thành phần cấu tạo
Phần lớn nhựa là polyme hữu cơ, có nghĩa là chúng bao gồm carbon, hydro và thường là một số nguyên tố bổ sung (clo trong PVC, oxy, nitơ trong nylon, v.v.). Nhựa có thể được đúc thành nhiều dạng khác nhau nhờ các chuỗi nguyên tử dài kết hợp với nhau một cách độc đáo để tạo ra chất rắn dẻo. Trong khi một số polyme nhất định là nhiệt rắn, chỉ có thể được hình thành một lần, thì một số khác là nhựa nhiệt dẻo, có thể được nung nóng và đúc lại nhiều lần.
4.Sự cố điện áp
Nhựa không mang điện do điện áp đánh thủng hoặc độ bền điện môi của vật liệu. Bất kỳ chất cách điện nào cũng sẽ dẫn điện nếu chịu điện áp quá cao. Khi tiếp xúc với điện áp cao, một số vật liệu, bao gồm cả nhựa, sẽ mất đi tính chất cách điện. Sự thay đổi này xảy ra ở một điện áp được gọi là điện áp đánh thủng. Đối với chất cách điện, có nhiều mức điện áp đánh thủng.
5.Các ứng dụng
Một số polyme được sử dụng làm chất cách nhiệt, chẳng hạn như vách nhựa vinyl và cốc cà phê xốp. Khả năng cách điện của nhựa cũng giúp ích cho việc quấn dây điện; ví dụ, băng keo điện thường được sản xuất từ một loại nhựa gọi là nhựa vinyl. Đặc tính của nhựa như một chất cách điện cũng làm cho nó trở nên lý tưởng để đóng gói các linh kiện điện tử.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, một số loại nhựa đã được phát triển có chủ đích để hoạt động như chất dẫn điện. Polyacetylene và polypyrrole chỉ là hai ví dụ về polyme gần đây được tạo ra có chủ đích để hoạt động như chất dẫn điện.
III. Lời kếtNhựa có dẫn điện không? Do các polyme hữu cơ tạo nên nhựa, chúng được coi là chất dẫn điện kém. Để một dòng điện đi qua một vật liệu, phải có các electron tự do hoặc các ion tích điện. Tuy nhiên, vẫn có một số loại nhựa dẫn điện được tạo ra với các ứng dụng đặc biệt.
