Forskere mener både tid og penger kan bli spart hvis man bruker selvreparende teknologi i typiske elektriske installasjoner på havbunnen. (Foto: Sintef)
Forskere mener både tid og penger kan bli spart hvis man bruker selvreparende teknologi i typiske elektriske installasjoner på havbunnen. (Foto: Sintef)

Sparer penger med materialer som fikser seg selv

For å unngå at installasjoner kortslutter på havbunnen, har forskere utviklet materialer med innebygget førstehjelp.

Publisert

Det kan være vanskelig å oppdage feil på elektroniske materialer. Og det kan bli veldig dyrt å reparere dem. Særlig hvis de befinner seg på havbunnen.

Da kan det selvreparerende materialer være løsningen, mener forskere. 

Det er isolasjonsmaterialet som omslutter den sårbare elektronikken som nå skal få innebygget førstehjelp. 

Teknologien som blir brukt kalles mikrokapsler og blir puttet inn i tradisjonelle isolasjonsmaterialer. De har faktisk evnen til å føle at materialet begynner å bli ødelagt og frigir derfor reparerende molekyler.

Teamet som jobber med dette består av både kjemikere, fysikere og elektroingeniører. Om de lykkes, kan dette bli neste generasjon isolasjonsmateriale for kostbare elektriske installasjoner, ifølge forskerne.

Elektriske trær

Når levetiden til elektriske materialer nesten er oppbrukt, oppstår det noe som kalles elektriske trær i isolasjonsmaterialet.

Det som skjer er at elektriske spenningsfelt utnytter små svakheter i isolasjonsmaterialet og lager hårrørtynne kanaler som sprer seg utover i materialet som greinene på et tre.

Når kanalene trenger helt gjennom isolasjonen, er det slutt. Da kommer kortslutningen.

– Det er nesten alltid et elektrisk tre inne i bildet ved kortslutninger, forklarer Øystein Hestad ved Sintef.

Slike feil kan bli ekstremt dyrt å reparere, særlig dersom det er snakk om en installasjon ved en offshore vindmøllepark eller en oljeinstallasjon på havbunnen, kanskje attpå til i ugjestmilde, arktiske omgivelser.

Slik ser et elektriske tre ut under mikroskop.  (Foto: SINTEF Energi)
Slik ser et elektriske tre ut under mikroskop. (Foto: SINTEF Energi)

Selvreparerende isolasjonsmaterialer er derfor et kostnadseffektivt alternativ til tradisjonelle metoder, ifølge forskeren.

Mikrokapsler

Forskere har tatt utgangspunkt i et etablert konsept, utviklet for å reparere mekaniske skader og sprekker i sammensatte stoffer. Stoffene blir iblandet mikrokapsler fylt med flytende monomer, som er enkle molekyler som har evnen til å slutte seg sammen til langkjedede molekyler. Når sprekker eller andre skader når kapslene, frigis stoffet, og fyller sprekkene.

– Vi er, så vidt vi vet, de første som har prøvd ut denne teknikken på elektriske skader, sier forsker Cédric Lesaint, som håper at industrien får øynene opp for løsningen.

Mikrokapslene sprekker når det treffes av ei grein i det elektriske treet og flytende monomer renner inn i de tynne hulrommene dannet av treet, og polymeriseres. Hulrommene fylles og den elektriske nedbrytingen av isolasjonsmaterialet blir stopper opp.

På den måten styrker de det vi kan kalle isolasjonsmaterialets immunforsvar, og forlenger installasjonenes levetid.