سنتز نانوساختارهای اکسید روی و بررسی تأثیر نانومواد افزودنی بر بهبود عملکرد آن به‌عنوان وریستور با کاربری برقگیر در شبکه‌های توزیع برق

صفحات و الکترودهای اتصال زمین به‌خوبی می‌تواند از سیستم الکتریکی در برابر صاعقه محافظت کند، امّا در برابر موج‌های نامتعارف ولتاژ گذرا که ممکن است به تجهیزات برسند، هیچ محافظتی ارائه نمی¬کند. برقگیرها با انحراف مسیر این گونه اضافه ولتاژهای آنی، با استفاده از خواص ذاتی وریستور، از تجهیزات محافظت می‌کند. وریستورهای معمولی، ساختاری از اکسید روی-بیسموت دارند که خالی از اشکال نیست. برای غلبه بر نواقص وریستورهای اکسید روی بر پایه اکسید بیسموت، سیستم‌های دیگری نیز از وریستورهای اکسید روی حتی بر اساس موادی بجای بیسموت، به¬شرط ترکیب با برخی نانومواد افزودنی معرفی شده¬اند که همگی رفتار یک وریستور را ارائه می¬دهند. اکثر ترکیباتی که دارای یک نانوساختار و شامل لایه¬های بین‌دانه‌ای حاوی اکسید روی بوده، کم و بیش دارای رفتار غیر¬خطی هستند. دو فاکتور کم‌بودن شکست ولتاژ و دانه¬های بزرگ در این سیستمهای وریستور نشان می¬دهد که می¬توان از آنها در وریستورهای ولتاژ کم استفاده نمود، همچنین دوپینگ آن با برخی نانومواد جهت کاهش اندازه دانه در ناحیه محیطی عناصر، باعث بهبود قابلیت جذب انرژی شده، کاربرد آن را به‌عنوان برقگیر در ولتاژهای بالا تضمین می¬نماید. در این تحقیق با بررسی جدیدترین مطالعات در این زمینه، ترکیب متفاوتی پیشنهاد و به روش تاگوچی اقدام به بهینه¬سازی آزمایش‌ها و ساخت نمونه به روش اسپارک پلاسما تف¬جوشی (SPS) شده است. افزایش زمان تف جوشی از 5 تا 10 دقیقه تاثیری در متوسط ضریب غیرخطی نداشته اما افزایش زمان پخت از 10 تا 15 دقیقه منجر به کاهش متوسط ضریب غیرخطی از 38.3 به 35.6 گردیده است. همچنین در همین بازه زمانی، کاهش چشم¬گیر ولتاژ شکست واضح است. در نهایت مشاهده گردید قرص‌های وریستور تولید شده، خواص الکتروسرامیکی بهبود¬یافته¬ای با ضرایب غیرخطی بالا در طیف گسترده از سطوح ولتاژ شکست (از 330 ولت تا 11 کیلو ولت) ارائه می¬نمایند و مولفه¬های الکتریکی به¬مراتب مطلوبتری در مقایسه با نسخه¬های صنعتی موجود در بازار دارند.