Production and Electrical Characterization of Low Density Polyethylene-based Micro- and Nano-dielectrics containing Graphene Oxide, Functionalized Graphene and Carbon Black additives

Oggigiorno la ricerca di nuovi materiali per gradatori di campo da impiegarsi in accessori di cavi ha iniziato a studiare alcuni materiali nano dielettrici con proprietà elettriche non lineari con la tensione ed aventi proprietà migliorate rispetto al materiale base. Per questo motivo in questo elaborato si sono studiati materiali nanostrutturati a base di polietilene a bassa densità (LDPE) contenenti nano polveri di grafene funzionalizzato (G*), ossido di grafene (GO) e carbon black (CB). Il primo obiettivo è stato quello di selezionare e ottimizzare i metodi di fabbricazione dei provini. La procedura di produzione è suddivisa in due parti. Nella prima parte è stata utilizzatala tecnica del ball-milling, mentre nella seconda un pressa termica (thermal pressing). Mediante la spettroscopia dielettrica a banda larga (BDS) si sono misurate le componenti reali e immaginarie della permettività e il modulo della conducibilità del materiale, in tensione alternata. Il miglioramento delle proprietà rispetto al provino di base composto dal solo polietilene si sono ottenute quando il quantitativo delle nanopolveri era maggiore. Le misure sono state effettuate sia a 3 V che a 1 kV. Attraverso misurazioni di termogravimetria (TGA) si è osservato l’aumento della resistenza termica di tutti i provini, soprattutto nel caso quando la % di nanopolveri è maggiore. Per i provini LDPE + 0.3 wt% GO e LDPE + 0.3 wt% G* si è misurata la resistenza alle scariche parziali attraverso la valutazione dell’erosione superficiale dei provini. Per il provino contenente G* è stato registrato una diminuzione del 22% del volume eroso, rispetto al materiale base, mentre per quello contenente GO non vi sono state variazioni significative. Infine si è ricercata la resistenza al breakdown di questi ultimi tre provini sopra citati. Per la caratterizzazione si è fatto uso della distribuzione di Weibull. Lo scale parameter α risulta aumentare solo per il provino LDPE + 0.3 wt% G*.

Rheology of bituminous mastics and mortars containing crumb rubber from tyres: a novel dry-hybrid technology

This report studied the effect of crumb rubber in the asphalt mixture. The mixtures were also having limestone filler as a modifier. Mastic and mortar (mastic-fine aggregate system) mixture having different quantities of crumb rubber and limestone filler modifiers have been tested in order to find the best rutting resistance combination with an acceptable stiffness. The rheological tests on bituminous mastics and mortars have done in the laboratories in Nottingham Transport Engineering Centre (NTEC) and University of Bologna (DICAM). In the second chapter, an extensive literature review about the binders, additives, asphalt mixtures, various modelling and testing methods have been reviewed. In the third chapter, the physical and rheological properties of the binders have been investigated using both traditional devices and DSRs. The forth chapter is dedicated to finding the behaviour of the modified mastics (Binder-modifier system) with different combinations. Five different combinations of crumb rubber and limestone filler mastic tested with various methods using Dynamic Shear Rheometers. In the fifth chapter, in order to find the effect of the modifiers in the rheological properties of the complete asphalt mixture, the fine aggregates added to the same mastic combinations. In this phase, the behaviour of the system so-called mortar; binder, rubber, filler and fine aggregates) has been studied using the DSR device and the traditional tests. The results show that using fine crumb rubber reduces the thermo sensibility of the mastic (Binder Bitumen System) and improves its elasticity. Limestone filler in the other hand increases the mixture stiffness at high Frequencies. Another important outcome of this research was that the rheological properties of the mortars were following the same trend of the mastics, therefore study the rheological properties of the mastic gives an upright estimation of the mortar.