Hiilinanopallot parantavat eristeitä

Göteborgissa toimiva Chalmersin teknillisen yliopiston tutkijat ovat havainneet, että suurjännitekaapeleissa käytettävä eristysmuovi kestää jopa 26 prosenttia suurempaa jännitettä, jos siihen lisätään nanometrien kokoisia hiilipalleroita.

Tämä voi johtaa lähes vastaaviin tehokkuusetuihin kaapeloiduissa suurjännitteisissä sähköverkoissa tulevaisuudessa. Esimerkiksi tuulivoimalat ovat tehokkaimpia merellä ja aurinkoenergian suurin potentiaali on Pohjois-Afrikassa.

Yhdessä Chalmersin ja Borealis-yhtiön tutkijat ovat osoittaneet, että C60 hiilifullereenin eri versiot antavat vahvan suojan läpilyönnille eristysmuovissa, jota käytetään korkeajännitekaapeleissa.

Lisäaineiden käyttö suojaamaan eristysmuovia on ollut tunnettu käsitteenä 1970-luvulta lähtien, mutta tähän asti ei ole oikein selvitetty mitä ja kuinka paljon olisi käytettävä. Näin ollen lisäaineita ei tällä hetkellä käytetä vaan eriste valmistetaan mahdollisimman suurella kemiallisella puhtaudella.

Viime vuosina muut tutkijat ovat kokeilleet fullereeneja sähköä johtavissa osissa suurjännitekaapeleita mutta tähän asti se on ollut tuntematonta, että aineesta voisi olla hyötyä eristeessä. Nyt on osoitettu, että fullereenit ovat tähän mennessä parhaita jännitteen vakauttajia eristysmuoveille.

Fullereenin vaikutus perustuu kuvassa näkyvään sähköisen puun käsitteeseen, joka on merkittävä läpilyöntimekanismi eristysmuovissa. Fullereenit estävät sähköpuun muodostumista vangitsemalla elektroneja, jotka muuten tuhoaisivat muovin kemiallisia sidoksia.

Tutkijoiden seuraava vaihe on testata menetelmää laajamittaisesti vaihtovirran suurjännitekaapelissa. He tulevat testaamaan menetelmää myös tasajännitteellä, koska tasavirta on tehokkaampaa kuin vaihtovirta voimansiirrossa hyvin pitkillä matkoilla.