Doctoral Thesis

Dielectric properties of composite epoxy-based structures

Final Thesis 46.14 MB

Author of thesis: M.Sc. Ammar Awadallah Ahmad Alsoud, PhD.

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Mgr. Dinara Sobola, Ph.D.

Reviewers: Dr. Moaz M. Al-Tarawneh, Doc. Slavica Maletić, Ph.D.

Abstract:

This doctoral study investigates epoxy resin nanocomposites for advanced electrical applications. Although epoxy resins offer exceptional insulation and adhesion properties, their electrical characteristics require enhancement through nanoparticle incorporation. The study comprises two main parts: a comprehensive theoretical review of the dielectric prop
erties of composites, and an experimental investigation of epoxy nanocomposites. The experimental work focused on optimizing the dielectric properties of ceramic oxides, such as iron oxide (Fe2O3) and yttrium oxide (Y2O3), for high-voltage insulation. In addition, the investi
gation extended to other oxides including silica (SiO2), alumina (Al2O3), and magnesium oxide (MgO).Moreover, Developing epoxy/ Graphite flakes (GFs) composites for energy storage applications, and exploring epoxy-coated tungsten tips for field electron emission via the dot
capacitor model. Key challenges, including filler dispersion and structural integrity, were also addressed. The materials were characterized over a broad frequency range (10−2 to 106 Hz) and a temperature range (30–170,°C), with high field breakdown analysis. This study provides customized strategies for epoxy composites in energy storage, high-voltage systems, and emission technologies.
This thesis advances epoxy nanocomposites for next-generation electrical applications. Ceramic oxide integration significantly enhances the dielectric performance of high-voltage systems, while epoxy/GFs composite demonstrate viable energy storage solutions. The dot-capacitor
model successfully explains the emission behavior of epoxy-coated emitters. Together, these findings establish design protocols for epoxy-based materials that meet critical industrial demands in energy and electronics.

Keywords:

Epoxy resin, dielectric, nanocomposite, negative electrodes, high voltage, dot capacitor, filed electron emission.

Date of defence

28.01.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaPznamka

Process of defence

Disertační práce pana Alsouda se zabývá epoxidovými nanokompozity pro pokročilé elektrické aplikace. I když epoxidové pryskyřice mají vynikající izolační a adhezivní vlastnosti, jejich elektrické charakteristiky je třeba zlepšit přídavkem nanočástic. Práce se skládá ze dvou částí: teoretického přehledu dielektrických vlastností kompozitů a experimentálního výzkumu epoxidových nanokompozitů. Výzkumná témata jsou v úvodu jasně vymezená a dobře popsána. Výsledky představují počáteční krok k zobecnění závěrů na bodové kondenzátory a ostré emitory, což bude předmětem budoucího výzkumu. Znalosti o mechanismech transportu náboje, dielektrickém ladění a strukturální stabilitě poskytují pevný základ pro další vývoj výzkumu pevných elektrolytů. Celkově práce představuje významný přínos pro materiálovou vědu a výzkum polní elektronové emise – jak z fundamentálního, tak z aplikačního hlediska. V průběhu obhajoby pan Alsoud prokázal výbornou orientaci ve zkoumané problematice. Na otázky oponentů a členů komise odpověděl výborně a prokázal schopnost samostatně vědecky pracovat.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Advanced Materials and Nanosciences (CEITEC-AMN-CZ-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (předseda)
doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Nikola Papež, Ph.D. (člen)
Doc. Slavica Maletić, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Dinara Sobola, Ph.D. (člen)
Dr. Moaz M. Al-Tarawneh (člen)

Supervisor’s report
prof. Mgr. Dinara Sobola, Ph.D.

viz pdf v příloze.
File inserted by supervisor Size
Posudek vedoucího práce [.pdf] 100,76 kB

Reviewer’s report
Dr. Moaz M. Al-Tarawneh

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 232,67 kB

Reviewer’s report
Doc. Slavica Maletić, Ph.D.

viz posudek v pdf.
File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 315,08 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová