lightbulb مقالة علمية

Enhanced dielectric and structural properties of HDPE nanocomposites reinforced with HfO, TiO, and TaO nanoparticles under high-voltage gas discharge conditions/ Huseynova A., Rahimli A., Rzayev R., Mammadov S.

Bu tədqiqatda HfO₂, TiO₂ və Ta₂O₅ nanohissəcikləri ilə gücləndirilmiş yüksək sıxlıqlı polietilenin (HDPE) quruluşu və elektrik xassələri araşdırılmışdır. Nəticələr göstərmişdir ki, nanohissəciklər materialın dielektrik xüsusiyyətlərini və elektrik dayanıqlığını yaxşılaşdırır. Xüsusilə, HfO₂ ilə gücləndirilmiş HDPE elektrik deşilməsinə qarşı ən yüksək müqavimət göstərmiş, TiO₂ tərkibli nümunə isə elektrik itkilərinin ən aşağı səviyyəsi ilə fərqlənmişdir. Bu nanokompozitlər yüksək gərginlikli izolyasiya tətbiqləri üçün perspektivli materiallar hesab olunur.

Enhanced dielectric and structural properties of HDPE nanocomposites reinforced with HfO, TiO, and TaO nanoparticles under high-voltage gas discharge conditions/ Huseynova A., Rahimli A., Rzayev R., Mammadov S.

Abstract

This study investigates the structural, morphological, and dielectric performance of high-density polyethylene (HDPE) nanocomposites reinforced with HfO2, TiO2, and Ta2O5 nanoparticles, with special emphasis on their behavior under high-voltage microsecond pulsed gas discharge. SEM and TEM analyses confirm uniform nanoparticle dispersion and surface morphology. FTIR spectroscopy reveals distinct metal-oxygen vibrational bands, assigned as Ti–O (∼533 cm-1), Hf–O (∼496 cm-1), and Ta–O (∼644 cm-1). FTIR results indicate increased crystallinity and the emergence of –OH-related vibrations (3600–4000 cm-1) induced by discharge. Breakdown measurements show that HDPE/HfO2 exhibits the highest post-discharge breakdown strength (0.132×109 V/m), outperforming neat HDPE. Dielectric measurements demonstrate enhanced permittivity and reduced loss tangent at high frequencies for all nanocomposites, with HDPE/TiO2 showing the lowest tan δ after discharge. Overall, metal-oxide-reinforced HDPE nanocomposites show improved electrical stability and structural resilience, offering strong potential for high-voltage insulation applications. © The Author(s) 2026. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits non-commercial use, reproduction and distribution of the work without further permission provided the original work is attributed as specified on the SAGE and Open Access pages (https://us.sagepub.com/en-us/nam/open-access-at-sage).

https://www.scopus.com/pages/publications/105045388952