Spring til hovednavigation Spring til søgning Spring til hovedindhold

OPTIMIZATION OF FILM CAPACITORS: A NEW COSMOS OR JUST A CHAOS

  • Odysseas Gkionis-Konstantatos*
  • *Kontaktforfatter

Publikation: Afhandling › Ph.d.-afhandling

77 Downloads (Pure)

Abstract

Inden for grøn energiteknologi er behovet for kondensatorer, der kan fungere ved forhøjede elektriske felter og høje temperaturer, blevet stadig mere påtrængende. Litteraturanalyser fremhæver industrien præference for polymérfilm-kondensatorer, hvor biaxialt orienteret polypropylen (BOPP) fortsat er den førende dielektriske film på grund af dens effektive selvhelings-evne og omkostningseffektivitet. Dog kræver dens begrænsede energitæthed og driftstemperaturområde optimering for at imødekomme stræben efter en universel kondensatorteknologi.

På trods af mere end 70 års industriel anvendelse giver metalliserede polypropylenfilm-kondensatorer (MPPFC’er) stadig nye indsigter. Deres delvist uforståede potentiale skyldes BOPP’s semicrystallinske natur, som let kan ændres og dermed frembringe forskellig dielektrisk adfærd. Denne afhandling undersøger ydeevnen af ultratynde 1,9 µm BOPP-film, når de anvendes i kondensatorsystemer.

Det første studie undersøgte effekten af reduceret dielektrisk tykkelse ved hjælp af enkelt- og dobbeltlagsprøver. Tyndere film viste lavere nedbrydningsstyrke, større clearing-steder og større variation i efter-nedbrudskapacitans, hvilket understreger behovet for alternative optimeringsstrategier. For at imødekomme dette blev et multilagsdesign med wolframoxid (WO) og aluminium-nitrid (AlN) implementeret. Dette forbedrede varmeafledning, øgede nedbrydningsstyrken ved 63,2% u-pålidelighedsniveauet og reducerede variationen i clearing-steder, hvilket blev bekræftet gennem termisk billeddannelse og simuleringer.

Parallelt viste varmebehandling af BOPP-film før kondensatormontage sig at fremme molekylær kædeorientering, øge krystalliniteten, forbedre overflademorfologi og styrke vedhæftningen af metallisering. Disse ændringer resulterede i højere smeltepunkt, bedre termisk stabilitet og en afvejning mellem duktilitet og styrke med reduceret mekanisk variation. Elektrisk viste de anløbne film højere nedbrydningsstyrke på tværs af alle u-pålidelighedsniveauer, mindre og mere ensartede nedbrudssteder samt stabil kapacitansbevarelse, også verificeret i dobbeltlagskonfigurationer kondensatorstak.

Samlet demonstrerer resultaterne, at multilagsintegration og varmebehandling udgør effektive veje til at imødegå pålidelighedsudfordringerne ved ultratynd BOPP og tilbyder et fundament for udviklingen af næste generations MPPFC’er. Resultaterne afspejler desuden både industrielle og laboratoriemæssige praksisser og giver nye indsigter til fremtidig kondensatoroptimering.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Tavares, Luciana, Hovedvejleder
  • Ebel, Thomas, Bivejleder
  • Greenbank, William, Bivejleder
Dato for forsvar14. nov. 2025
Udgiver
DOI
StatusUdgivet - 2. okt. 2025

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'OPTIMIZATION OF FILM CAPACITORS: A NEW COSMOS OR JUST A CHAOS'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater