ΝΑΝΟΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΟΝΩΣΕΙΣ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

Abstract

Η Νανοτεχνολογία είναι ο επιστημονικός κλάδος, ο οποίος ασχολείται με την κατανόηση των φαινομένων και την ανάπτυξη υλικών, δομών και συσκευών στη νανομετρική κλίμακα. Η ανάπτυξη υλικών και δομών στη νανομετρική κλίμακα οδήγησε στην ταυτόχρονη ανάπτυξη ειδικού εξοπλισμού για την παρατήρηση αλλά και το χειρισμό των υλικών και των δομών αυτών (π.χ., μικροσκόπιο σάρωσης ηλεκτρονίων, μικροσκόπιο μετάδοσης ηλεκτρονίων, οπτικές λαβίδες, κ.τ.λ.). Οι κύριες κατηγορίες νανοϋλικών που αναπτύχθηκαν είναι τα νανοσωματίδια, οι νανοσωλήνες, τα νανοστρώματα και οι νανοπόροι, ενώ οι κύριες μέθοδοι κατασκευής τους μπορούν να συνοψιστούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες, τη Bottom-up και τη Top-down τεχνική. Η Νανοτεχνολογία βρίσκει πολλές εφαρμογές σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Ενδεικτικά αναφέρονται οι εφαρμογές της Νανοτεχνολογίας στους τομείς της Ηλεκτρονικής (π.χ. συσκευές στερεάς κατάστασης), της Ιατρικής (π.χ. διαγνωστική και θεραπευτική ιατρική) και της Ενέργειας (π.χ. παραγωγή, μετατροπή, αποθήκευση, εξοικονόμηση ενέργειας). Μία πολύ σημαντική εφαρμογή της Νανοτεχνολογίας αποτελεί η ηλεκτρική μόνωση υψηλών τάσεων, για την οποία πολύ σημαντικό ρόλο παίζει η ανάπτυξη των σωματιδίων στη νανομετρική κλίμακα. Στην παρούσα εργασία γίνεται μία προσπάθεια να μελετηθούν τα νανοσύνθετα υλικά, τα οποία αποτελούν τα δομικά στοιχεία για την ανάπτυξη των νανοδιηλεκτρικών υλικών. Τα νανοδιηλεκτρικά υλικά, τα οποία έχουν αναπτυχθεί για την ηλεκτρική μόνωση υψηλών τάσεων, χωρίζονται στη συγκεκριμένη εργασία σε δύο κατηγορίες, τα πολυμέρη νανοσύνθετα διηλεκτρικά και τα διηλεκτρικά νανορευστά. Τέλος, γίνεται μία αναφορά στους κινδύνος και στα ζητήματα ηθικής που ανακύπτουν με τις ραγδαίες εξελίξεις στον τομέα της Νανοτεχνολογίας. Λέξεις Κλειδιά Νανοτεχνολογία, τεχνική Bottom-up, τεχνική Top-down, νανοηλεκτρονική, νανοϊατρική, ενεργειακές εφαρμογές, νανοσωματίδια, νανοσύνθετα, πολυμερή νανοδιηλεκτρικά, υλικό πλήρωσης, νανορευστά..

Nanotechnology is the scientific field that deals with the understanding of behavior of particles whose size is less than a few nanometers, and also studies and develops materials, structures and devices that are also measured in the nanoscale. The development of these materials and structures led simultaneously to the development of special equipment for their observation and also handling (i.e. scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, optical tweezers). The nanomaterials that are most commonly used in several applications are nanoparticles, nanotubes, nanolayers and nanoporous, and the various methodologies of their construction can be divided in two main categories, Bottom-up and Top-down techniques. Nanotechnology can be applied in many fields of human activity. Illustrative examples are the applications of Nanotechnology in Electronics (i.e. solid state devices), Medicine (diagnostics and therapeutics medicine), Energy (i.e. production, conversion, storage, and saving of energyν etc). A very important use of Nanotechnology is the electrical insulation of high voltages. Crucial part in the field of commercial applications and applications that concern the electrical insulation of high voltages has the development of nanoparticles. In this thesis the nanocomposites that constitute the fundamental elements for the development of nanomaterials, are thoroughly presented. The nanodielectrics that are needed in the the electrical insulation of high voltages are demonstrated in two categories, the dielectric nanocomposite polymers and dielectric nanofluids. Finally, the risks and ethic issues that arise due to the rapid progress in the field of Nanotechnology are briefly mentioned.