Analysis of electrical behavior in LDPE/BaTiO3 ceramic filler nanocomposites for electrical cable insulation applications

N. Rajasekaran; C. Muniraj; T. Venkatesan; A. Kumaravel

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자료유형: 학술저널

저자정보: N. Rajasekaran (K.S. Rangasamy College of Technology) C. Muniraj (Knowledge Institute of Technology) T. Venkatesan (K.S. Rangasamy College of Technology) A. Kumaravel (K.S. Rangasamy College of Technology)

저널정보: 한양대학교 세라믹공정연구센터 Journal of Ceramic Processing Research Journal of Ceramic Processing Research Vol.25 No.1

발행연도: 2024.2

수록면: 104 - 118 (15page)

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Nanocomposites (LDPE + BaTiO3 ceramic) with different volume ratio of 0%, 1%, 3% and 5% were prepared by melt mixingmethod. Scanning Electron microscopy (SEM) results for nanocomposites materials shows that the nanofiller particle disperseduniformly throughout the entire surface and there is no agglomeration of nanoparticles. BaTiO3 ceramic nanoparticle structureand crystallite size were investigated using X-ray diffraction (XRD) studies. Using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS),the chemical composition of the composite material has been determined. EDS can have determined the types of elementspresent in the sample and their relative concentrations. To assess the behavior of nanocomposites, experimental test wasconducted to predict the electrical parameters such as dielectric breakdown strength, DC volume resistivity, dielectric constantand Dissipation factor. The dielectric strength was estimated using a feed forward neural network (FFNN) and ArtificialNeural Network and Fuzzy Inference system (ANFIS) technique under various conditions and filler percentages. From the testresults, it was observed that nanocomposites with 3% wt has the highest dielectric strength. In Weibull analysis, feed forwardneural network (FFNN) and Artificial Neural Network and Fuzzy Inference system (ANFIS) predicted that with the inclusionof nanofiller, the electrical breakdown strength of nanocomposite materials was increased. The results show that, dielectricpermittivity and dissipation factor (tan delta) of the nanocomposites materials decreased and increased correspondingly withincrease in frequency. Further increase in mixing proportion of nanocomposites, it was found that the inter particle distanceis decreased due to that the mobility of charge carrier is increased and the material loses its dielectric property. From theexperimental test results, it was found that LDPE/BaTiO3 ceramic filler nanocomposites materials with 3% wt have betterelectrical properties compared to neat LDPE.

#Polyethylene #Barium titanate ceramic filler #Nanocomposites #Weibull analysis #Dielectric property #Permittivity #Dissipation factor

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