Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Chalmers, Đại học Bologna, Đại học Lund và Borealis AB phát hiện ra rằng việc thêm một chất phụ gia thường được sử dụng cho các thiết bị điện tử dẻo vào lớp cách điện của cáp điện hiện nay có thể cải thiện hiệu suất cách điện lên gấp 3 lần so với vật liệu cách điện XLPE phổ biến.
Điều này sẽ làm giảm áp lực cho lớp cách điện của cáp, đặc biệt là cáp điện dùng cho hệ thống tải điện cao áp một chiều (HVDC), loại mà có thể được chôn dưới đất hoặc đặt dưới đáy biển. Nhiều dự án hiện đang được tiến hành để kết nối các quốc gia khác nhau trên thế giới. Ví dụ ở châu Âu, dự án NordLink sẽ kết nối miền nam Na Uy và Đức, hay dự án Viking link đặt cáp ngầm dài nhất thế giới…
Ở hệ thống truyền tải điện 1 chiều cao thế, một cách để giảm tổn thất truyền tải điện là tăng mức điện áp dòng điện một chiều nhưng điều này sẽ gây thêm áp lực lên lớp cách điện. Sự gia tăng điện áp truyền dẫn ảnh hưởng xấu đến lớp cách điện của cáp. “Ứng suất điện trường cao hơn có thể được xử lý nếu độ dẫn điện của vật liệu cách điện được giảm đủ tới một mức nhất định.”
Cơ sở của vật liệu mới vẫn là Polyethylene, đã được sử dụng để cách điện trong các loại cáp HVDC cũng như tất cả các loại cáp điện hiện có trên thế giới. Nhưng giờ đây bằng cách thêm một lượng rất nhỏ chỉ 5 phần triệu – polyme liên hợp được gọi là poly (3-hexylthiophene), các nhà nghiên cứu đã khiến lớp cách điện đó giảm được độ dẫn điện tới 3 lần.
Chất phụ gia này được gọi là P3HT, là một vật liệu được nghiên cứu rộng rãi cho các thiết bị điện tử dẻo và in. Tuy nhiên, đây là lần đầu tiên chúng được sử dụng và thử nghiệm như một chất phụ gia để gia cường các đặc tính của một loại nhựa chuyên phẩm.
“Việc sản xuất cáp HVDC dài 100 km với lõi dẫn điện có đường kính 6 cm được bao quanh bởi lớp cách điện dày chỉ 3cm thì sẽ cần khoảng 4 kg P3HT, điều này sẽ làm tăng đáng kể tính khả dụng của polyme liên hợp.
Chỉ với một số lượng nhỏ được yêu cầu, điều này mở ra khả năng mới cho các nhà sản xuất. Các hợp chất phụ gia khác trước đây đã được sử dụng để giảm độ dẫn điện cho cách điện là các hạt nano của oxit kim loại khác nhau và các polyolefin khác, nhưng những chất này cần lượng cao hơn đáng kể.
“Trong khoa học vật liệu, chúng tôi cố gắng sử dụng các chất phụ gia với số lượng càng nhỏ càng tốt, để tăng khả năng sử dụng chúng trong ngành công nghiệp và mang lại tiềm năng tái chế tốt hơn. Thực tế là chỉ cần một lượng rất nhỏ phụ gia này để đạt được hiệu quả là một lợi thế lớn.
Hy vọng là nghiên cứu này có thể thực sự mở ra một lĩnh vực nghiên cứu mới, truyền cảm hứng cho các nhà nghiên cứu khác tìm cách thiết kế và tối ưu hóa chất dẻo với các đặc tính điện tiên tiến cho các ứng dụng vận chuyển và lưu trữ năng lượng.
