Електротехнічні матеріали в контексті Індустрії 4.0: тенденції, виклики та перспективи

Автор(и)

  • Юлія Гонтар Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-4433-7305
  • Олександр Кєссаєв Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0001-5601-5955
  • Петро Ковалек Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна
  • Вікторія Варв’янська Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-4962-6245

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-3944.2026.1.16

Ключові слова:

електротехнічні матеріали, сталий розвиток, Індустрія 4.0, розумні матеріали, наноматеріали, волоконно-оптичний сенсор, графен, енергоефективність, освіта

Анотація

Вступ. Енергетичний сектор України та світу переживає виклики сталого розвитку, ресурсний дефіцит, зростання екологічних вимог і цифровізацію. Це зумовлює потребу в новому поколінні електротехнічних матеріалів, що забезпечують енергоефективність, надійність та екологічну безпеку. Постановка проблеми. Традиційні матеріали не відповідають сучасним вимогам через токсичність, складність утилізації, дефіцит ресурсів та несумісність із цифровими технологіями. Необхідно оцінити потенціал інноваційних матеріалів і визначити напрями їх упровадження. Мета. Проаналізувати тенденції та виклики у сфері електротехнічних матеріалів і визначити перспективи їх використання в умовах Industry 4.0. Розробити модель модернізації курсу «Електротехнічні матеріали». Методологія. Застосовано аналітичний огляд літератури й стандартів, порівняльний аналіз матеріалів, оцінку цифрових технологій (AI, цифрові двійники, Smart-системи) та аналіз освітніх підходів. Наукова новизна роботи полягає в запропонованні класифікації інноваційних матеріалів у контексті Індустрії 4.0, обґрунтуванні ролі штучного інтелекту та цифрових двійників у прискоренні досліджень матеріалів, розробці моделі для оновлення курсу розумними, нано- та IoT-сумісними матеріалами, а також демонстрації важливості цифрово активних матеріалів для майбутніх енергетичних систем. Практична значимість. Результати можуть бути використані в проєктуванні кабельних і ізоляційних систем, сенсорних технологій та при модернізації освітніх програм. Це сприятиме створенню енергоефективних і екологічно безпечних електротехнічних рішень.

Посилання

  1. UA-Energy. Enerhetyka Ukrainy vtratyla ponad 9 HVT potuzhnostei heneratsii — Uriad. Available at: https://ua-energy.org/uk/posts/enerhetyka-ukrainy-vtratyla-ponad-9-hvt-potuzhnostei-heneratsii-uriad (accessed 13.03.2025).
  2. Statista. Global CO2 emissions 1990–2023. Available at: https://www.statista.com/statistics/276629/global-co2-emissions/
  3. Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change, Dec. 11, 1997. Available at: https://www.wipo.int/wipolex/en/text/594502
  4. Kieffel Y., Irwin T., Ponchon P., Owens J. Green gas to replace SF6 in electrical grids. 2016 IEEE International Conference on High Voltage Engineering, 2016. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7450928 (accessed 19.03.2025).
  5. Grand View Research. Sulfur Hexafluoride (SF6) Market Size & Share Report. Available at: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/sulfur-hexafluoride-sf6-market (accessed 18.03.2025).
  6. Lan X., Thoning K.W., Dlugokencky E.J. Trends in globally-averaged CH4, N2O, and SF6 determined from NOAA Global Monitoring Laboratory measurements, Version 2025-05. Available at: https://doi.org/10.15138/P8XG-AA10
  7. Loizou L., Chen L., Liu Q., Waldron M. Lightning impulse breakdown characteristics of SF6 and 20% C3F7CN / 80% CO2 mixture under weakly non-uniform electric fields. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2020, vol. 27, no. 3, pp. 848–856. doi: https://doi.org/10.1109/TDEI.2020.008762
  8. Feodosyev S., Sirenko V., Gospodare I., Bondar I., Syrkin E., Minakova K. Graphite and graphene nano-films: Phonons localization and propagation. 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2022, pp. 1–6. doi: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916495
  9. Jean-Ruel H., Albert J. Recent advances and current trends in optical fiber biosensors based on tilted fiber Bragg gratings. TrAC, Trends in Analytical Chemistry, 2024, vol. 174, Art. no. 117663. https://doi.org/10.1016/j.trac.2024.117663
  10. Bezprozvannych G.V., Zolotaryov V.M., Antonets Y.A. High voltage cable systems with integrated optical fiber for monitoring cable lines. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, 2020, pp. 407–410. doi: https://doi.org/10.1109/KhPIWeek51551.2020.9250174
  11. Ferreira M.F.S., Brambilla G., Thévenaz L., et al. Roadmap on optical sensors. J. Opt., 2024, vol. 26, no. 1, p. 013001. doi: https://doi.org/10.1088/2040-8986/ad0e85
  12. Sihvo M. SF6-vapaiden suurjännitteisten GIS-kojeistojen toiminta ja kunnossapito. Bachelor's thesis, Metropolia University of Applied Sciences, Finland, 2023. Available at: https://www.theseus.fi/handle/10024/796247 (accessed 17.03.2025)

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Гонтар , Ю. ., Кєссаєв , О. ., Ковалек , П. ., & Варв’янська , В. . (2026). Електротехнічні матеріали в контексті Індустрії 4.0: тенденції, виклики та перспективи. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин I апаратiв. Теорiя I практика, (1 (15), 98–102. https://doi.org/10.20998/2079-3944.2026.1.16

Номер

№ 1 (15) (2026): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика

Розділ

Електроізоляційна та кабельна техніка

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Гонтар Ю.Г., Кєссаєв О.Г., Ковалек П., Варв’янська В.В.

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.