يقوم علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية، بالتعاون مع زملاء من جامعة سانت بطرسبورغ الحكومية، بتطوير مواد عازلة ذاتية الشفاء. يمكن استخدام هذه المواد العازلة في الإلكترونيات الدقيقة والمكثفات والمنتجات الكهربائية.
يتم إجراء الأبحاث حول خصائص المواد الجديدة في جامعة جنوب الأورال الحكومية بالتعاون الوثيق مع جامعة سانت بطرسبرغ الحكومية. في سياق التجارب، يدرس علماء من قسم «محطات الطاقة الكهربائية والشبكات وأنظمة إمداد الطاقة» بجامعة جنوب الأورال الحكومية سلوك البوليسيلوكسان عند تعرضه لمجالات كهربائية قوية. تتميز هذه المواد، التي لها خواص فيزيائية وكيميائية مختلفة، بقدرة فريدة على الشفاء الذاتي للضرر الذي يحدث أثناء الأعطال.
يتم تصنيع عينات من البوليمرات الجديدة ذات التركيبات المختلفة في سانت بطرسبرغ، ويتم إجراء تجارب على الاختلافات الناتجة في مختبرات جامعة جنوب الأورال الحكومية. في اختبار الجهد العالي، يتم ملء المادة في تجويف بين قطبين كهربائيين يقعان على مسافة 2 مم، ثم يتم تطبيق جهد عالي. وهكذا، لا يدرس علماء تشيليابينسك الخصائص التجددية فحسب، بل يدرسون أيضًا الخصائص العازلة للبولي سيلوكسان، من خلال مراقبة ظهور واختفاء أشكال ليشتنبرغ (التشجر).
«بما أننا نتحدث عن الشفاء الذاتي، فمن المهم أنه بعد حدوث العطل، يتم تجديد المنطقة المتضررة من المادة بعد إزالة الجهد الزائد دون تدخل بشري، وتستمر المعدات في العمل كما كان من قبل ، – يقول الأستاذ المشارك في «قسم المحطات الكهربائية والشبكات وأنظمة إمدادات الطاقة» بجامعة جنوب الأورال الحكومية ميخائيل دزيوبا. – الآن يواجه العلماء مهمة تحديد آليات استعادة المواد تحديداً في حالة حدوث تلف كهربائي. وهذا سيساعد في المستقبل على التنبؤ بأداء العزل الذاتي للشفاء أثناء التشغيل وتنظيم خصائصه».
خصوصية البولي سيلوكسان كعازل كهربائي هو أنه أثناء الانهيار الكهربائي أو بدء الخلل (التشجر) ، ينهار تجويف الغاز المتكون داخل المادة العازلة ذاتية الشفاء ، وبالتالي القضاء على الأضرار الجزئية. بعد ذلك، تعود المادة إلى حالتها الأصلية. ومع ذلك، من المهم حساب المعلمات الهندسية لطبقة البولي سيلوكسان لظروف التشغيل المختلفة من أجل منع تطور الخلل وانتقاله إلى قوس كهربائي، حيث يصبح الشفاء الذاتي للبوليمر مستحيلاً. تتم استعادة العزل في حالة التشجير في غضون ثوانٍ دون إزالة المجال الكهربائي. في حالة حدوث عطل بتيار تفريغ منخفض (بدون قوس)، تستغرق عملية الشفاء الذاتي ما يصل إلى يومين.
سيتم استخدام هذا الابتكار ليس فقط في التركيبات الكهربائية ذات الجهد العالي، ولكن أيضًا في الإلكترونيات الدقيقة، وفي تصميم العناصر الإلكترونية مثل لوحات الدوائر المطبوعة والدوائر الإلكترونية المرنة والمكثفات. في حالة تعطل الكابل، ما عليك سوى فصله عن مصدر الطاقة والانتظار بعض الوقت حتى تتم استعادة العزل. نظرًا لأن الضرر «يُشفى» دون تدخل إضافي، فسيكون من الممكن تجنب إصلاح المعدات وتوفير المال.
اليوم، تم تصنيع مواد ذاتية الشفاء من البولي سيلوكسان في روسيا. وفي المستقبل، ستكون هناك تكنولوجيا لتصنيع المنتجات المختلفة التي يمكنها علاج الضرر بشكل مستقل.