Publication details
Abstracts and keywords
W rozprawie doktorskiej przedstawiono analizę symulacji komputerowej perkolacji dwuwymiarowej sieci kwadratowej oraz wyniki badań i wizualizację zjawiska perkolacji w kompozytach metal-dielektryk za pomocą wyładowań niezupełnych. Kompozyty typu metal-dielektryk są materiałami heterogenicznymi. Wartość ich konduktywności jest determinowana przez zawartość fazy przewodzącej w strukturze matrycy dielektrycznej i zależy od jej dystrybucji. Dotychczasowe prace teoretyczne opisujące przestrzenne procesy przypadkowe nazywane teorią perkolacji, nie mogą posłużyć analizie przewodnictwa nanokompozytów. Ze względu na to, że w nanokompozytach wymiar jednej z faz jest mniejszy niż 100 nm, przy analizie zjawiska perkolacji należy uwzględnić występowanie zjawisk kwantowo-mechanicznych, a dokładnie kwantowego tunelowania elektronów. W pracy przeprowadzono symulację komputerową zjawiska perkolacji dla dwuwymiarowych sieci kwadratowych oraz zaprojektowano i zbudowano model oparty na wyładowaniach niezupełnych których charakter i właściwości są zbliżone do tunelowania elektronów. Do pomiarów wyładowań niezupełnych metodą elektryczną wykorzystano miernik MPD 600 w układzie zgodnym z normą dzięki któremu możliwe było zbadanie natężenie prądu, ładunku pozornego oraz moc wyładowań niezupełnych, otrzymano zależności napięcia zapłonu od koncentracji fazy metalicznej. Na podstawie wyników ustalono, że zmiany napięcia początkowego WNZ w sieciach losowych zachodzą wcześniej, niż w sieciach o symetrii translacyjnej. Uzyskane przebiegi są wolniejsze i zawierają mniejsze, w porównaniu z matrycą kwadratową odchylenia. Ponadto rejestracja światła, emitowanego przez WNZ pozwoliła na wizualizację kanałów perkolacji. Otrzymane wyniki badań matryc losowych z zastosowaniem WNZ mogą posłużyć za podstawę do określenia progu perkolacji w dwuwymiarowych sieciach losowych, co jest praktycznie niemożliwe do osiągnięcia metodami statystycznymi.
The dissertation presents an analysis of a computer simulation of a two-dimensional square lattice percolation, as well as the results of research and visualization of the phenomenon of percolation in metal-dielectric composites using partial discharges. Metal-dielectric composites are heterogeneous materials. Their conductivity is determined by the content of the conductive component in the form of a dielectric matrix and depends on its distribution. Effective analytical papers describing the spatial processes that generate an effective percolation theory cannot work nanocomposite redirections. Due to the fact that in nanocomposites the dimension of one of the phases is smaller than 100 nm, the effects of quantummechanical phenomena, specifically quantum tunneling of electrons, should be taken into account for the exact phenomena of percolation. The work involved a computer simulation of the percolation phenomenon for two-dimensional square lattices, and a model based on partial discharges whose nature and properties are similar to electron tunneling was designed and built. For the measurements of partial discharges using the electrical method, the MPD 600 meter was used in a system compliant with the standard, thanks to which it was possible to test the current intensity, apparent charge and partial discharge power, and the dependence of the ignition voltage on the concentration of the metallic phase was obtained. Based on the results, it was found that changes in the initial PD voltage in random networks occur earlier than in networks with translational symmetry. The waveforms obtained are slower and contain smaller deviations compared to the square matrix. In addition, the registration of the light emitted by the PD allowed the visualization of the percolation channels. The obtained results of random matrix tests using PD can be used as the basis for determining the percolation threshold in two-dimensional random networks, which is practically impossible to achieve using statistical methods.
