الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 207 |  |  |
| | | from | 207 | | |
Abstract
تُـمثـل الكابلات الأرضية إهتماماً كبـيراً في نـقـل القـدرة الكهربـية من مكان إلى آخر حـيـث تربط بـيـن منـظومة التوليـد الكهربائي والتـوزيع للمسـتهـلك. وأيضاً تُـسـتـخـدم عـلى نطاق واسع فـي شـبـكـات الـقـوى الكهربـية سواءً كانـت فـي الجهود المنـخـفـضة أو المتـوسطة أو العالية. ومن المعـروف أنه كـلما زادت قـيـمة جـهـد الـكـابـل، زاد سُمك العـزل الكهربي له وهـذا غيـر مرغـوب فـيـه. لـذلك٬ فى السنـوات القـليـلة الماضية٬ تحـول اهتمام الباحثـيـن إلى دراسة كـيـفـية تـحـسيـن كـافة الخصائـص الكهربائـية والميكانـيكـيـة والحرارية المتـعـلـقـة بالكابلات الأرضية دون زيادة سُـمك العـزل، وذلـك عـن طـريق استخـدام تـقـنـية الجـزيـئات و الدقـائـق النانـوية. وهذا يـصب في خـلـق أنـظمة عـزل جـديـدة قـادرة عـلى تحـمل جهـود أعـلى مـن المعـتـاد عليـها دون الزيـادة فـي مساحة مقـطع العزل. لـذلـك تهـدف هـذه الرسالة إلى تـحـسيـن الخصائص الكهربائـية والميكانـيـكية لمادتـيـن عـزل هـما الأكـثـر شيـوعاً فـي عـزل الـكـابـلات الأرضـية والـلـذان يـنـدرجان تـحـت تـصنـيـف المـواد البـولـيـمريـة الـثـرموبلاستـيـكـية وهما كـالـتـالي: البـولي فـيـنـيـل كـلورايـد والبـولي إيـثـيـلـيـن مـنـخـفـض الـكـثـافـة. وقـد تـم التـحـسيـن عـن طـريـق إضافة أحـد الأنـواع من الـدقـائـق النانـويـة مـثـل أكسيد التـيـتانـيـوم أو أكـسـيـد السيـليكـون. ولتـقـليل تـراكـم وتـكـتـل تـلك الـدقـائـق النـانـويـة ولـتـحـسيـن الإنـدماج بـيـنها و بـيـن المادة العازلة (البـوليـمـر) تـم معالجة سطحهما بـنـوعـيـن من معامل الربط وهما الأميـنـو سـيـلان أو فـيـنـيل سـيـلان وذلـك بـعـد عـمل تـنـشـيـط لسطـحـهـما بإسـتـخـدام الميـثان سلـفـونـك أسـيـد. و تـتـكـون الرسالة من سـبعـة أبـواب أساسية: الباب الأول : حيـث يـتـناول عـرض مـقـدمة عـن الموضوع مـحـل الدراسة والـتـي تُـبـيـن أهـمية إسـتـخـدام الـكـابـلات الأرضـية فـي نـقـل الطاقـة الـكـهـربـيـة وكـذلك عـرض لـكـافـة أنـواع وخـصائـص المواد البـوليـمرية العازلة والمسـتـخـدمة فـي صناعـة عـزل الكابلات. بالإضافة لـعـرض نـبـذه عـن تـكـنـولـوجـيـا النانـو وتـطـورها السـريـع فـي معالجة الـكـثـيـر مـن المشاكـل الـكـهـربـيـة مـع عـرض لأهـم أنـواع وخـصائـص الـدقـائـق النانـويـة المـسـتـخـدمة فـي ذلـك . الباب الـثـانـي : ويـتـناول عـرض لمعـظم نـتـائـج الأبحاث السابقة والمُـماثـلة لتـلـك الـدراسة والتـي تـعـكس أهـمـية تطبـيـق تـكـنـولوجـيا النانـو فـي تحسيـن خصائص العوازل الكهربية وكـذلـك الـتـحـديات الـتي تـواجه الإنـتـشار المنـتـظم لجزيـئات النانو داخـل سلاسـل مـادة العـزل وذلـك مـن خـلال الإستـعـانة والـعـرض المـخـتـصر لـمـجـمـوعـة مـن أحـدث الأبحاث المنـشورة فـى الـدوريـات الـعـالـمـيـة والـمـؤتـمـرات الـعـلـمـية المـتــخـصـصة. الباب الـثـالـث : والـذي يـعـرض الـجـزء العـملي الـذي تـم فـي هـذه الـدراسة. ولـقـد اشـتـمل هـذا الفـصل عـلـى عـرض للمواد الخـام المسـتـخـدمة فـي تـحـضـيـر المتـراكـبات (خـلـيـط البـولـيـمر مـع جـزيـئات النانو) وطريـقـة تـحـضـيـره، وكـذلـك الـطـرق الـمـسـتـخـدمـة فـي تـوصـيـف ودراسة الـخــواص الـفـيـزيـائـيـة لـتـلـك العـيـنـات. فـي هـذه الـدراسة تـم تـحـضـيـر إحـدى عـشـر مـجـمـوعـة مـخــتـلـفـة مـن الـعــيـنات وهـم: البولي فـيـنـيـل كـلورايد بـدون إضافـة جـزيـئات نانـو. متـراكب البولي فـيـنـيـل كـلورايد مع أكسيد التـيـتانـيـوم بدون إستخـدام مُـعالج لسطح جـزيـئات النانـو. متـراكب البولي فـيـنـيـل كـلورايد مع أكسيد التـيـتانـيـوم بإستخدام مُـعالج الأميـنـو سيلان. متـراكب البولي فـيـنـيـل كـلورايد مع أكسيد التـيـتانـيـوم بإستخدام مُـعالج الفيـنـيـل سيلان. متـراكب البولي فـيـنـيـل كـلورايد مع أكسيد السيـليـكـون بدون إستخـدام مُـعالج لسطح جـزيـئات النانـو. متـراكب البولي فـيـنـيـل كـلورايد مع أكسيد السيـليـكـون بـإسـتـخـدام مُـعالج الأميـنـو سيلان. البـولي إيـثـيلـيـن مـنـخـفـض الكـثـافـة بـدون إضافـة جـزيـئات نانـو. متـراكب البـولي إيـثـيلـيـن مـنـخـفـض الكـثـافـة مع أكسيد التـيـتانـيـوم بدون إستخـدام مُـعالج للسطح. متـراكب البـولي إيـثـيلـيـن مـنـخـفـض الكـثـافـة مع أكسيد التـيـتانـيـوم بإستخدام مُـعالج الأميـنـو سيلان. متـراكب البـولي إيـثـيلـيـن منخـفـض الكـثـافـة مع أكسيد السيـليـكون بدون إستخـدام مُعالج للسطح. متـراكب البـولي إيـثـيلـيـن منخـفض الكـثـافـة مع أكسيد السيـليـكـون بإستخدام مُعالج الفـيـنـيل سيلان. وقـد احـتـوت كـل مـجـمـوعة عـلـى أربـع عـيـنات بـنـسب وزنـية مخـتـلفة مـن جـزيـئات النانو والـتـي لا تـتـعـدي ال 5%. وقـد تـم الخـلـط باستـخـدام مـذيـب عـضـوي مـناسب وعـنـد درجـات حـرارة مـلائـمة وبـمـساعـدة أدوات مـزج مـخـتـلـفـة لـضـمـان جـودة إنـتـشار جـزيـئـات الـنـانـو بـيـن سـلاسـل الـمـادة الـبـولـيـمـرية الـعـازلة للـكـابـل. كـذلـك تـم استـخـدام طـرق الـتـحـضـيـر الـتـقـليـديـة والمُـتــبـعـة فـي الصناعـة والـتـي تـعـتـمد عـلى خـلـط الـمـواد عـن طـريـق الإنـصـهـار وذلـك لـمـقـارنـة نـسـب الـتـحـسيـن فـي الطريـقـتـيـن. وقـد تـم فـحـص العـيـنات بـواسطة مـطـيـاف الأشعـة تـحـت الحـمـراء للتـحـقـق مـن الـتحـضيـر الجـيـد للعـيـنات، بالإضافة لإستـخدام المجـهـر الإلـكـتـرونـي الـنـافـذ لـفـحـص سـطـح العـيـنات ومـدى تـوزيـع الجـزيـئـات الـنـانـويـة بـها. ومـن ناحـيـة أخـرى، تـم إجـراء كـافـة الإخـتـبـارات الكهـربائـية وهـي عـلى الـنـحــو التـالـي: قـيـاس ثـابت العـزل الكهربى ومعـامل الـفـقـد فـى العـزل والـتـوصيـلـية الـكـهـربائـية عـلى مـدى واسـع مـن الـتـردد والـذي يـتـراوح بـيـن 20 هـرتـز وحـتـي 1 ميـجـا هـرتـز. قـيـاس جـهـد الـكـسـر الـكـهــربـي ذو الـجـهـد الـمـتـردد فـي حـالـة نـوعـيـن مـن الـمـجـال الـكـهـربـي (المـنـتـظـم وغـيـر المـنـتـظـم). حساب جـهـد الكـسر الـكـهـربي بـطـريـقـة حـسـابـيـة ”العـنـصر المُحـدد” وتـبـيـن إتـفاق كـبـيـر بـيـن النـتـائج المُـقـاسة والـتـى تـم حـسابـهـا. قـياس جهـد الـكـسر الكهربـي ذو الـجـهـد المـستـمـر فـي حالة المـجال الـكهـربي المنـتـظـم فـقـط. قـيـاس التـفـريـغ الجـزئـي الـداخـلـي والنـاجـم عـن الجـهد الكهربي المُـطـبـق على العيـنات، باستـخدام الطريـقـة التـقـليـديـة المـكـونـة من إبـرة – وسـطـح نـحـاسـي وبـمـساعـدة جـهاز حديـث لتـسـجـيـل التـشخـيـص الإحـصائي لـنـشـاط شحـنـات التـفـريـغ الجـزئـي فـي زوايـا مخـتـلـفة. تـمثـيـل نـشاط التـفـريـغ الجـزئـي داخـل العـيـنات بـنـاءاً عـلـى الأربـع عـوامل الآتـيـة: قـيـمة الشحـنات، جـهـد بـدء الـتـفـريـغ الجـزئـي، جـهـد إنـتـهاء التـفـريـغ الجـزئـي، ومـعـدل تـولـيـد الشحـنات فـي الـثـانـيـة الـواحـدة. شـرح الآلـيـة الـفـيـزيـائـيـة لـنـشـاط شـحـنـات الـتـفـريـغ الـجـزئـي فـي الـنـصـف الـمـوجـب والسـالب مـن دورة الـجـهـد الـمُـطـبـق. وأخـيـراً، تـم قـيـاس الـخـصـائـص المـيـكـانـيـكـيـة لـكـل العـيـنـات المـسـتـخـدمة عـن طـريـق إجـراء إخـتـبـار الـشـد المـيـكـانـيـكي عـنـد سـرعـة 50 مـم\دقـيـقـة ومـنـه يـتـم الـحــصـول عـلـى مـنـحـنـى ”الإجـهـاد – الشـد” والـذي مـن خـلالـه يـتـم حـسـاب كـل مـن: إجـهـاد الـشـد، الإسـتـطـالـة، ومـعـامـل الـمـرونـة الـمـعـروف ب ”مـعـامـل يـانـج”.