کابل های جریان مستقیم ولتاژ بالا که می توانند به طور موثر برق را در مسافت های طولانی منتقل کنند ، نقش مهمی در تأمین برق ما دارند. بنابراین بهینه سازی عملکرد آنها یک چالش مهم است. با درنظر گرفتن این هدف ، دانشمندان دانشگاه فناوری چالمرز ، سوئد ، یک ماده عایق جدید تا سه برابر رسانایی کمتر ارائه کرده و بهبود قابل توجهی در خواص و عملکرد چنین کابل ها ارائه می دهند.

اگر بخواهیم به دنیایی منتقل شویم که از انرژی تجدید پذیر استفاده می کند ، انتقال کارآمد برق از راه دور ضروری است ، زیرا تأمین منابع انرژی تجدید پذیر مانند مزارع بادی و خورشیدی و همچنین سدهای برق آبی اغلب دور از شهرها واقع شده است. جایی که بیشتر تقاضا وجود دارد کابلهای جریان مستقیم ولتاژ بالا یا کابلهای HVDC کارآمدترین وسیله برای انتقال برق در مسافتهای طولانی هستند. کابلهای HVDC با یک لایه عایق را می توان در زیر زمین دفن کرد یا در بستر دریا گذاشت و این باعث گسترش قابل توجه شبکه ها شد و در حال حاضر پروژه های زیادی برای اتصال نقاط مختلف جهان در حال انجام است. به عنوان مثال ، در اروپا ، پروژه NordLink جنوب نروژ و آلمان را به هم متصل می کند و پروژه های کابلی HVDC بخش مهمی از انرژی ، برنامه جامع آلمان برای حرکت به سمت منبع انرژی پایدارتر از نظر زیست محیطی را تشکیل می دهد.

کریستین مولر ، سرپرست تحقیق و استاد گروه شیمی و مهندسی شیمی در دانشگاه صنعتی چالمرز می گوید : "برای کنترل سریع تقاضای جهانی برای برق ، کابلهای HVDC کارآمد و ایمن جزء اساسی هستند . تامین انرژی تجدید پذیر می تواند نوسان داشته باشد ، بنابراین اطمینان از قابلیت توانایی انتقال برق از طریق شبکه های راه دور  ضروری است. "

در حین انتقال ، تا آنجا که ممکن است انرژی کمتری باید از بین برود . یکی از راههای کاهش ضریب انتقال مانند افزایش سطح ولتاژ جریان مستقیم است.

شیانگ دونگ خو ، متخصص تحقیقات در گروه مهندسی برق در دانشگاه صنعتی چالمرز ، توضیح می دهد: "با این حال ، افزایش ولتاژ انتقال بر عایق کابل HVDC تأثیر منفی می گذارد."

"اگر رسانایی الکتریکی مواد عایق به اندازه کافی کاهش یابد ، می توان تنش های میدان الکتریکی بیشتری را کنترل کرد."

اکنون محققان روش جدیدی را برای کاهش رسانایی یک ماده عایق ارائه می دهند .

ماده ای که سه برابر رسانایی کمتری به کابل ها می دهد.

اساس ماده جدید پلی اتیلن است که قبلاً برای عایق کاری در کابلهای HVDC موجود استفاده می شود. اکنون ، با افزودن مقادیر بسیار کمی-5 قسمت در میلیون-از پلیمر مزدوج موسوم به پلی (3-هگزیل تیوفن) ، محققان توانستند رسانایی الکتریکی را تا سه برابر کاهش دهند.

این افزودنی ، همچنین به عنوان P3HT شناخته می شود ، یک ماده مورد مطالعه گسترده است و با توجه به مقادیر اندک مورد نیاز ، امکانات جدیدی را برای تولید کنندگان باز می کند. سایر مواد احتمالی که قبلاً برای کاهش رسانایی مورد استفاده قرار گرفته اند ، نانوذرات اکسیدهای فلزی مختلف و دیگر پلی الفین ها هستند ، اما این مقادیر به مقدار قابل توجهی نیاز دارند.

 کریستین مولر می گوید : "در علم مواد ، ما تلاش می کنیم تا حد امکان از مواد افزودنی استفاده کنیم تا پتانسیل استفاده از آنها در صنعت و پتانسیل بازیافت بهتر افزایش یابد. این واقعیت که فقط مقدار بسیار کمی از این افزودنی مورد نیاز است دستیابی به اثر مزیت بزرگی است. "

کشفی که می تواند به یک زمینه تحقیقاتی جدید منجر شود

پلیمرهای مزدوج ، مانند P3HT ، در گذشته برای طراحی وسایل الکترونیکی قابل انعطاف و چاپ استفاده می شده اند. با این حال ، این اولین بار است که از آنها به عنوان افزودنی برای اصلاح خواص پلاستیک کالایی استفاده می شود و آزمایش می شود. بنابراین محققان معتقدند که کشف آنها می تواند منجر به کاربردها و مسیرهای جدید متعددی برای تحقیقات شود.

کریستین مولر می گوید: "امید ما این است که این مطالعه واقعاً بتواند زمینه جدیدی از تحقیقات را باز کند و سایر محققان را ترغیب کند تا به دنبال طراحی و بهینه سازی پلاستیک هایی با خواص الکتریکی پیشرفته برای انتقال و ذخیره سازی انرژی باشند."

مقاله علمی با عنوان "تغییر مکان پلی (3-هگزیل تیوفن) به عنوان افزودنی کاهش رسانایی برای عایق های با ولتاژ بالا بر پایه پلی اتیلن" در مجله Advanced Materials به چاپ رسیده است.