Описание

Введение

Цель исследования, представленного в статье, заключается в оценке фрактальности структуры эпоксидного компаунда с добавлением керамического наполнителя (нитрид алюминия) на основе анализа микроскопических снимков. Исследование ставит задачу выяснить, каким образом фрактальный подход может быть применен для количественного изучения взаимосвязи «структура – свойства» таких композиций. Актуальность данного исследования вызвана необходимостью разработки высокоэффективных электроизоляционных материалов, которые могут повысить надежность электротехнических устройств, особенно в условиях повышенных температур и электрических нагрузок.

Методология

Для достижения поставленных целей авторам было необходимо разработать методику анализа изображений макроструктуры компаунда. В исследовании использовался фрактальный анализ, который включает расчет размерностей Минковского и Реньи, позволяющих выявить самоподобие и сложные структуры, присущие наполненным композитным материалам. Для обработки фотографий применялась программа на Python с использованием библиотеки Python Image Library, что дало возможность выделить границы раздела компонентов и оценить их фрактальность.

Основные результаты

Исследование показало, что вычисленные размерности, как Минковского, так и Реньи, не являются целочисленными и указывают на мультифрактальную природу исследования. В результате проведенных расчетов было установлено, что размерность Минковского совпадает с размерностью Хаусдорфа, что подтверждает фрактальность структур композита. Это позволяет подразумевать, что можно качественно оценивать закономерности «структура – свойства» на базе размерностей.

Обсуждение и интерпретация

Авторы интерпретируют свои результаты как подтверждение эффективности применения фрактального анализа для оценки структурных характеристик композитов. Полученные данные соответствуют ранее проведенным исследованиям, которые также показывали, что применение фрактальных методов может быть полезным для анализа сложных структур полимерных материалов. Выявленная мультифрактальность может служить основой для дальнейшего изучения зависимости свойств композитов от их структурных характеристик.

Заключение

Основные выводы исследования подтверждают, что предложенный подход к оценке фрактальности структуры эпоксидных компаундов с керамическими наполнителями является эффективным и позволяет извлечь количественную информацию о взаимосвязи между структурными и функциональными характеристиками композитов. Практическая значимость результатов заключается в возможности использования фрактальных характеристик для оптимизации свойств композитных материалов в электроэнергетике. Однако, исследования имеют ограничение, связанное с только одним типом наполнителя и методом анализа. Для более полной картины требуется расширение исследования на другие типы наполнителей и технологии обработки изображений.

Ключевые слова и термины

Наполненные полимеры, высокотеплопроводящие электроизоляционные заливочные компаунды, наночастицы, нитрид алюминия, микроскопические снимки, фрактальная оценка, размерность Минковского, размерности Реньи.

Библиография

• Горелов В.П., Пугачев Г.А., Минакова Н.Н. и др. Способ изготовления композиционных резисторов. Патент на изобретение. 30.01.1983.
• Гладких С.Н. Разработка эпоксидных клеящих и герметизирующих материалов с высокой теплопроводностью. 2012.
• Абелиов Я.Л. Наполнители для теплопроводящих клеев. 2005.