Resumo Este estudo trata da fabricação de compósitos de epóxi reforçado com nano-zircônia sintetizada, e o estudo de suas propriedades para aplicações de alta tensão. Os compósitos de epóxi foram extensivamente caracterizados para entender a morfologia e o comportamento mecânico, térmico e elétrico de isolamento. A morfologia da superfície e a estrutura molecular da nanopartícula e sua interação com a matriz foram investigadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e difração de raios X (DRX). Os padrões de DRX confirmaram que as partículas foram cristalinas com dimensões nanométricas. Além disso, as características de tração foram analisadas usando vários modelos teóricos que preveem a rigidez desses compósitos. A temperatura de transição vítrea do compósito epóxi/ZrO2 aumentou com o aumento do teor de nanofíler. A tensão de ruptura dielétrica em corrente alternada atingiu máximo de 14,8 kV para o compósito com 2% em massa de ZrO2. Os compósitos preparados têm potencial de atuar como materiais de isolamento de alto desempenho.

Abstract The present study deals with the fabrication of epoxy composites reinforced with synthesized nano-zirconia, and to study their properties for high-voltage applications. The epoxy composites were extensively characterized to understand the morphology, mechanical, thermal, and electrical insulating behavior. The surface morphology and molecular structure of the nanoparticle and its interaction with the base matrix ware investigated by scanning electron microscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, and X-ray diffraction (XRD). XRD profiles confirmed that particles were crystalline and nanosized. Moreover, the tensile characteristics were analyzed using various theoretical models that predict the stiffness of these composites. The glass transition temperature of the epoxy/ZrO2 composite increased with the increase in nanofiller content. The AC breakdown voltage reached a maximum of 14.8 kV for 2 wt% ZrO2 composite. The prepared composites have the potential to act as high-performance insulation materials.