Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.
Å oppdage feil i emning på offshore-installasjoner er svært krevende. (Foto: SINTEF)

MIKROKAPSLER

NTNU-forskere: Dette kan bli fremtidens isolasjonsmateriale

Kan bety store besparelser.

  • Forskning

Litt mer presist gjelder dette det viktige isolasjonsmaterialet som omslutter den sårbare elektronikken.

– Vi har foreløpige resultater som viser at dette er et lovende konsept. Men vi trenger flere tester for å prøve andre varianter og teste teknikken under forskjellige forhold.

Ordene kommer fra SINTEF-forsker Cédric Lesaint, som håper at industrien får øynene opp for løsningen.

Teknologien som benyttes kalles mikrokapsler. Disse tilsettes i tradisjonelle isolasjonsmaterialer, og har evnen til å "føle" materialtretthet og deretter frigi reparerende molekyler.

Teamet som jobber med dette består av både kjemikere, fysikere og elektroingeniører. Om de lykkes, kan dette bli neste generasjon isolasjonsmateriale for kostbare elektriske installasjoner.

Les også: Ny teknologi kan få ned de skyhøye brønnkostnadene. Men industrien tar dem ikke i bruk

Elektriske trær

Såkalte elektriske trær oppstår i isolasjonsmaterialet til elektriske apparater når levetiden er nærmest oppbrukt. Elektriske spenningsfelt utnytter små svakheter i isolasjonsmaterialet og lager hårrørtynne kanaler som sprer seg utover i materialet som greinene på et tre. Når kanalene trenger helt gjennom isolasjonen, er det slutt.

Da kommer kortslutningen.

– Det er nesten alltid et elektrisk tre inne i bildet ved kortslutninger, forklarer kollega, Øystein Hestad.

Slike feil kan bli ekstremt dyre å reparere, særlig dersom det er snakk om en installasjon ved en offshore vindmøllepark eller en oljeinstallasjon på havbunnen, kanskje attpå til i ugjestmilde, arktiske omgivelser.

Selvreparerende isolasjonsmaterialer er derfor et kostnadseffektivt alternativ til tradisjonelle metoder, ifølge forskerne.

Les også: Yme-eieren bak et av tidenes forsikringskrav: – Vi har en god sak

Mikrokapsler

SINTEF-forskerne har tatt utgangspunkt i et etablert konsept, utviklet for å reparere mekaniske skader og sprekker i sammensatte stoffer. Stoffene blir iblandet mikrokapsler fylt med flytende monomer, enkle molekyler som har evnen til å slutte seg sammen til langkjedede molekyler. Idet sprekker eller andre skader når kapslene, frigis stoffet og fyller sprekkene.

Figur 1. 1: Et elektrisk tre er et nettverk av tynne hule kanaler som utvikler seg i isolasjonsmaterialet på grunn av elektrisk degradering av materialet.Når et elektrisk tre krysser isolasjonsmaterialet vil dette, i de fleste tilfeller, føre til elektrisk kortslutning av materialet. 2: Mikrokapsler med flytende monomer er fordelt i isolasjonsmaterialet sammen med en katalysator. 3: Når det elektriske treet bryter mikrokapselen, vil den flytende monomeren fylle trestrukturen, og komme i kontakt med katalysatoren som er fordelt i isolasjonsmaterialet. 4: Katalysatoren fører til at monomeren polymeriseres, og danner et fast isolerende materiale. Dette vil stoppe/forsinke videre vekst av det elektriske treet. SINTEF
– Vi er, så vidt vi vet, de første som har prøvd ut denne teknikken på elektriske skader, sier Cédric Lesaint.

Mikrokapsler inkludert i isolasjonsmaterialet sprekker når det treffes av ei grein i det elektriske treet. Flytende monomer renner inn i de tynne hulrommene dannet av ”treet”, og polymeriseres. Hulrommene fylles og den elektriske nedbrytingen av isolasjonsmaterialet stoppes.

På den måten styrker de isolasjonsmaterialets ”immunforsvar”, og forlenger installasjonenes levetid.

Les også: Test selv: Er elektrifisering et godt klimatiltak?

Mangler penger

SINTEF-forskerne presenterte konseptet på en konferanse i Philadelphia, USA, i sommer.

– Mange ble overrasket, særlig over at vi valgte å dele konseptet med andre. Ideen er såpass god at vi risikerer at den plukkes opp av andre, sier Lesaint.

Industrien har også vist interesse, men ikke nok til å være med og finansiere videre forskning.

– Vi møtes med nysgjerrig interesse, men får beskjed om å komme tilbake når vi har dokumentert resultater med flere tester. Problemet er at vi foreløpig mangler penger til å få gjennomført den forskningen som må gjøres for å komme videre med prosjektet, sier Lesaint.

Neste års søknadsrunder vil dermed avgjøre om selvreparerende isolasjonsmateriale skal ta skritt fra å være et lovende konsept, til å bli neste generasjon isolasjonsmateriale.

Denne saken ble opprinnelig publisert på Gemini.no – et nettsted for forskningsnytt fra NTNU og Sintef.

Les også:

Slik kan de FÅ penger for å overta et helt oljeselskap

Statoil har boret 12 Barents-brønner. Kun én har gitt kommersielt funn

Norsk selskap risikerer milliardregning etter Yme-fiaskoen