Vật liệu cách điện là gì? Tính chất và ứng dụng hiện nay

Trong hệ thống điện, vật liệu cách điện luôn đi liền với những vật liệu dẫn điện nhằm bảo vệ hệ thống làm việc an toàn, hiệu quả. Vậy vật liệu cách điện là gì và đặc điểm của vật liệu cách điện cũng như ứng dụng của loại vật liệu này như thế nào. Hãy cùng Thiết bị đo THP tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây nhé!

Vật liệu cách điện là gì?

Vật liệu cách điện là gì? Có thể hiểu đơn giản, vật liệu cách điện là vật liệu không dẫn điện và thường được sử dụng để ngăn cách giữa các vật dẫn điện khác nhau như từ dây dẫn này qua dây dẫn khác hoặc từ thiết bị này qua thiết bị khác. Đặc tính nổi bật của vật liệu cách điện là có điện trở cực kỳ cao và đủ để ngăn chặn hoàn toàn sự di chuyển của các electron trong dây dẫn, thiết bị.

Phân loại vật liệu cách điện

Vật liệu cách điện có thể tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau và dựa vào trạng thái vật chất trong tự nhiên có thể phân loại vật liệu cách điện thành 3 loại như sau:

Vật liệu cách điện dạng rắn

Loại vật liệu cách điện có hằng số điện môi cao và thường để phủ lên bề mặt vật cần cách điện. Điểm chung là những vật liệu dạng rắn là độ cứng, độ bền cao và phù hợp trong ứng dụng dân dụng, công nghiệp. Trong đó, loại vật liệu này được chia thành từng nhóm gồm:

• Vật cách điện hữu cơ có nguồn gốc từ thiên nhiên: Giấy, vải, lụa,…

• Vật cách điện hữu cơ nhân tạo hoặc tự nhiên: Cát, đá, mica, sợi thủy tinh, xi măng,… Trong đó, mica được đánh giá là loại vật liệu cách điện tốt nhất nhưng vải, giấy và sợi thủy tính là vật liệu cách điện được sử dụng nhiều nhất bởi chi phí thấp.
• Các chất dẻo tổng hợp: Cao su hoặc nhựa tổng hợp.
• Sơn hoặc men cách điện.

Vật liệu cách điện dạng lỏng

Những vật liệu cách điện ở trạng thái lỏng phổ biến như dầu (dầu mỏ, dầu cáp đặc, loãng…) và  các dung dịch đặc biệt. Thông thường, loại vật liệu này thường được sử dụng trong các máy biến áp nhằm làm mát và hỗ trợ ngăn dòng điện.

Vật liệu cách điện dạng khí

Đây là vật liệu thường được sử dụng trên các đường dây dẫn tải trên không như khi SF6, không khí khô nhằm ngăn chặn hồ cao. Tuy nhiên, ở dạng khí vật liệu cách điện không có khả năng cách điện tuyệt đối nên thường kết hợp thêm vật cách điện dạng rắn, lỏng để mang lại hiệu quả cao nhất.

Tính chất của vật liệu cách điện là gì?

Đặc tính của vật liệu cách điện rất đa dạng và đóng vai trò quan trọng giúp mang đến hiệu quả an toàn cũng như ổn định cho các thiết bị điện hay hệ thống điện. Sau đây là các tính chất của vật liệu cách điện:

• Điện trở cao: Đây là tính chất cơ bản và quyết định của một vật liệu cách điện, với điện trở càng cao sẽ giúp ngăn cản dòng điện đi qua càng tốt và giảm thiểu tình trạng rò rỉ điện.
• Độ bền nhiệt: Các thiết bị điện thường sẽ tỏa nhiệt trong quá trình hoạt động nên vật liệu cách điện cũng có khả năng chịu nhiệt tốt, không bị tan chảy, suy giảm hay ảnh hưởng đến tính năng khác. 
• Độ bền cơ học: Vật liệu cách điện có khả năng chịu được các tác động hay áp lực mà không bị biến dạng hay vỡ nên thường được ứng dụng trong môi trường công nghiệp.
• Tính hút ẩm: Vật liệu cách điện có khả năng hút ẩm và thẩm thấu nhanh chóng nhưng khả năng hút ẩm phụ thuộc vào cấu trúc vật liệu và nhiệt độ, áp suất, độ ẩm của môi trường.

Các loại vật liệu cách điện phổ biến trên thị trường

Hiện nay, vật liệu cách điện trên thị trường có rất nhiều loại khác nhau nhưng đều có một đặc điểm chung là cách điện. Dưới đây là những loại vật liệu cách điện phổ biến và được sử dụng rộng rãi:

• Nhựa: Là loại vật liệu cách điện được sử dụng nhiều nhất và đặc biệt tại các thiết bị điện tử, đồ gia dụng hoặc trong ngành công nghiệp. Nổi bật với các loại nhựa cách điện như PTFE, epoxy, polystyrene, polyethylene và polypropylene.
• Gốm: Vật liệu này được làm từ chất liệu oxit nhôm, silicat và titanat với khả năng cách điện vô cùng tốt nên được sử dụng trong các bộ biến áp hay tụ điện, thiết bị điện tử.
• Giấy: Giấy thường được dùng để quấn bọc điện và các sản phẩm điện tử bởi chất liệu này thường được làm từ sợi thủy tinh hoặc sợi aramid. Tuy nhiên, khả năng cách điện của giấy không cao nên chỉ sử dụng trong các điện áp thấp.
• Cao su: Nổi bật với độ co giãn, khả năng chịu nhiệt tốt và độ bền cơ học cao nên cao su thường được dùng trong thiết bị điện tử, ngành sản xuất ô tô, xây dựng, giao thông,…
• Thủy tinh: Thủy tính được xem là vật liệu cách điện hiệu quả và có điện trở lớn hơn nhựa nên khả năng cách điện tốt hơn. Cho nên, thủy tinh thường sử dụng để cách điện tại những không gian rộng và phổ biến như trong tòa nhà, hồ chứa.

Ứng dụng của vật liệu cách điện là gì hiện nay

Vật liệu cách điện hiện đóng vai trò vô cùng quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong đời sống nhằm đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng. Hiện nay, vật liệu cách được được ứng dụng phổ biến như:

• Trong cách thiết bị gia dụng: Vật liệu cách điện được dùng trong các thiết bị gia dụng thường ngày như dây điện, ổ cắm, công tắc,… giúp bảo vệ an toàn khi sử dụng.
• Trong công nghiệp: Vật liệu cách điện được sử dụng trong công nghiệp nhằm duy trì hiệu suất ổn định của hệ thống như trong máy biến áp, máy phát điện, thiết bị tự động hóa và các động cơ.
• Trong sản xuất hàng hải, ô tô, y tế: Góp phần bảo vệ các thiết bị và người dùng trong quá trình sản xuất và sử dụng vật liệu cách điện cho các dòng máy y tế như máy siêu âm, máy đo điện tim, thiết bị chụp x-quang,…
• Trong ngành điện tử, điện lực: Các vật liệu cách điện giúp cách ly và bảo vệ các sản phẩm điện tử hay viễn thông nhằm giúp thiết bị hoạt động bền vững và an toàn như thiết bị đo lường lưu lượng nước, linh kiện điện tử,…
• Trong xây dựng: Vật liệu cách điện là vật liệu vô cùng quan trọng trong xây dựng như trong tường, cửa, cửa sổ,… để cách điện và cách âm góp phần đem đến môi trường an toàn và tiết kiệm năng lượng.

Hy vọng bài viết trên có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về vật liệu cách điện là gì cũng như tính chất, ứng dụng và các loại vật liệu cách điện phổ biến hiện nay. Đừng quên theo dõi Thiết bị đo THP thường xuyên để có thêm kiến thức về phụ kiện và hệ thống điện nhé!