КОНСТРУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ КОМПОЗИТ, МОДИФИЦИРОВАННЫЙ НАНОЧАСТИЦАМИ
АКТУАЛЬНОСТЬ
Композитные материалы актуальны в разных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам: высокой прочности, лёгкости и возможности создания сложных форм. Это связано с тем, что композиты заменяют традиционные металлы и пластмассы, превосходя их по ряду характеристик.
Композит за счет граничных процессов обладает свойствами, которых нет ни у одного из его компонентов в отдельности – принципы сочетательного действия (комбинация) и обмена (компромисс свойств), при этом каждый из компонентов сохраняет индивидуальные характеристики.
Композит за счет граничных процессов обладает свойствами, которых нет ни у одного из его компонентов в отдельности – принципы сочетательного действия (комбинация) и обмена (компромисс свойств), при этом каждый из компонентов сохраняет индивидуальные характеристики.
Композиционные материалы — называются материалы, образованные объемным сочетанием двух или большего числа химически разнородных компонентов с четкой границей раздела между ними.
Подробнее о проекте
Инновационный композитный материал для будущего
Проект «Большие вызовы» направлен на разработку композиционного электропроводящего композита, модифицированного наночастицами. В рамках проекта изучаются методы создания многофазного композита с улучшенными свойствами, включая механическую прочность и электропроводность.
ЦЕЛЬ
Получение многофазного электропроводящего композита с наночастицами и анализ его свойств
ЭТАПЫ РАБОТЫ
Получение смеси полипропилена с углеродными нанотрубками (УНТ)
Было использовано 2 метода: растворный и механического смешения в микрокомпаундере
Прессование тонких плёнок из полученных смесей
Используя способ термопрессования
Изготовление многофазного композита
Соединив полученные пленки и армирующую ткань в термопрессе, мы получили многофазный композит
Изучение его структуры, механических свойств и электропроводимости
Было использовано несколько методов анализа (рентгеновское рассеивание, динамический механический анализ, сканирующая электронная микроскопия и измерение электропроводности)
СТРУКТУРА КОМПОЗИТА
Структура композиционного материала (композита) определяется сочетанием компонентов, которые существенно различаются физическими или химическими свойствами. В составе композита выделяют матрицу и наполнитель, который выполняет функцию армирования.
В нашем проекте мы разрабатывали углепластик и стеклопластик.
В нашем проекте мы разрабатывали углепластик и стеклопластик.
ПОЛИПРОПИЛЕН
УГЛЕРОДНЫЕ
НАНОТРУБКИ
НАНОТРУБКИ
В качестве матрицы композита был использован полипропилен марки H030.
Полипропилен обладает полезными свойствами:
Полипропилен обладает полезными свойствами:
- Доступность (многотоннажное мировое производство)
- Экологичность (пригоден к вторичной переработке)
- Технологичность
- Хорошая устойчивость к агрессивным средам
В качестве наполнителя в композите были использованы углеродные нанотрубки марки Taunit M.
Углеродные нанотрубки придают нашему композиту функциональное свойство электропроводимости.
Углеродные нанотрубки придают нашему композиту функциональное свойство электропроводимости.
СТЕКЛОТКАНЬ
УГЛЕТКАНЬ
В качестве одного из армирующих наполнителей мы использовали стеклоткань марки Т-11, сатинового плетения.
Характеристика:
Поверхностная плотность 385 г/м²
Предел прочности на растяжении 924 МПа
Стоимость 278 руб/м²
Характеристика:
Поверхностная плотность 385 г/м²
Предел прочности на растяжении 924 МПа
Стоимость 278 руб/м²
В качестве второго армирующего наполнителя мы использовали углеткань, полотняного плетения.
Характеристика:
Поверхностная плотность 183 г/м²
Предел прочности на растяжении 1465 МПа
Стоимость 3850 руб/м²
Характеристика:
Поверхностная плотность 183 г/м²
Предел прочности на растяжении 1465 МПа
Стоимость 3850 руб/м²
ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ РАБОТЫ
Чтобы получить равномерный бленд полипропилена с УНТ, мы использовали микрокомпаундер, наша смесь содержит масс. 10% УНТ от общей массы получаемой смеси, чтобы преодолеть порог перколяции после которого появляется электропроводимость.
Поместив полученную смесь в термопресс с температурой 200 °C и давлением 60 МПа, мы добились толщины получаемых пленок 100 мкм.
Также поместив между плёнок стеклоткань или углеткань и зажав в термопрессе, мы получили многофазный композит.
АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Результаты
Исследование и разработка композиционного материала
- Получена равномерная смесь полипропилена с углеродными нанотрубками
- Подобраны технологические параметры термопрессования тонких плёнок и композитов на их основе
- Получены образцы тонких плёнок и композитов систем ПП-УНТ-стеклоткань и ПП-УНТ-углеткань
- Измерена электропроводность полученных композитов
- Подготовлены образцы для механических испытаний
- Начаты исследования структуры полученных композитов, методами СЭМ и МУРР
ФОТООТЧЁТ