Caracterización del daño eléctrico en geles de silicona

Abstract

El objetivo principal de esta Tesis es profundizar en el estudio de los mecanismos de ruptura dieléctrica en materiales dieléctricos blandos como lo son los geles de silicona. Estos polímeros son ampliamente utilizados en una gran variedad de aplicaciones eléctricas en telecomunicaciones, electrónica y en la industria automotriz. Combinan las ventajas de las propiedades eléctricas y químicas de las siliconas con las propiedades particulares de los geles. Desde el punto de vista mecánico, las características más relevantes son bajo módulo, capacidad de deformación, amortiguamiento mecánico y adherencia. En los últimos años se desarrollaron aplicaciones en las que se usan geles de silicona (o polímeros ultra-blandos) como material aislante; por ejemplo, en la unión de cables de potencia o el encapsulamiento de circuitos electrónicos de potencia como IGBTs de alto voltaje (Transistor Bipolar de Puerta Aislada), donde el material está expuesto a intensidades de campo eléctrico elevadas. Pese al uso cada vez más frecuente de este tipo de materiales en aplicaciones de aislamiento de media y alta tensión, se requiere un conocimiento aún más exhaustivo de los mecanismos de envejecimiento y propagación del daño eléctrico bajo diversas condiciones. Los geles de silicona presentan propiedades inusuales con características tanto de líquidos como de sólidos. Consisten en una red levemente reticulada de polímero de silicona, que le da al gel su característica elástica, y proporciona interesantes propiedades mecánicas, a la vez que conserva y retiene una fase líquida formada por oligómeros de silicona de bajo peso molecular. Una vez alcanzado el punto de gelificación, estos geles de silicona dejan de fluir (como lo hacían un instante anterior en el estado de aceites), incluso a alta temperatura (hasta 200 °C), y son mucho más blandos que las gomas de silicona. Los geles pueden volver a su forma original después de una gran deformación mecánica y por lo tanto poseen una capacidad de auto-recuperación importante en cuya característica se centra el objetivo de esta Tesis.