Analisi dell'endurance di materiali isolanti elettrici per sistemi di propulsione ionica in stratosfera

L’esigenza di trovare un’alternativa ai moderni satelliti, i quali difettano dal punto di vista della sostenibilità, oltre a possedere una serie di altre problematiche legate ai tempi e ai costi di produzione e installazione, ha condotto all’idea di un progetto di ricerca, Horizon Europe IPROP. Il progetto, si pone come obbiettivo lo studio della propulsione ionica cosiddetta “air-breathing”, cioè, che utilizza l’aria come fluido da ionizzare per generare spinta e di costruire un prototipo di dirigibile che sfrutti tale tecnologia in stratosfera. Questo elaborato, che fa parte del progetto, si concentra in particolar modo sullo studio dei materiali dielettrici per il sistema di propulsione, i quali dovranno sopportare un insieme di alte tensioni, gradienti di temperatura, esposizione a radiazioni UV e scariche corona. Per questo motivo è stato progettato un setup in grado di simulare una scarica punta-piano per sottoporre tre materiali ad un invecchiamento accelerato della durata totale di 50 ore. I tre materiali in questione sono: polietilene, resina epossidica e poliammide-immide. Ad ogni time step di invecchiamento, dell’estensione di 5 ore, sono quindi stati effettuati quattro test di caratterizzazione per monitorare lo stato di degradazione dei provini. Le misurazioni effettuate sono state: conducibilità elettrica superficiale, spettroscopia dielettrica, topografia superficiale e FTIR. L’obbiettivo è stato quello di effettuare un’analisi, il più possibile completa, dell’andamento delle proprietà elettriche e chimiche dei materiali. I risultati ottenuti in questo modo hanno stabilito, per le condizioni di invecchiamento scelto, il primato, in termini di resistenza alla degradazione per effetto corona, della resina epossidica. Essa, sebbene per proprietà assolute sia seconda alla PAI, è anche più facilmente stampabile e additivabile. Per questo può essere la miglior candidata per i futuri sviluppi di ricerca e a sostegno del propulsore IPROP.