Встановлення закономірностей впливу температурного режиму одержання нанокомпозитів на їхні теплопровідні властивості
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236915Ключові слова:
полімерні нанокомпозити, вуглецеві нанотрубки, теплопровідність нанокомпозитів, перколяційні пороги, щільність нанокомпозитівАнотація
Виконано експериментальні дослідження зі встановлення залежності теплопровідності нанокомпозитів на основі поліпропілену, наповненого вуглецевими нанотрубками, від основного параметра температурного режиму їхнього отримання – рівня перегріву розплаву полімеру стосовно температури його плавлення. Дослідження проведено для нанокомпозитів, отриманих з використанням методу, що базується на змішуванні компонентів в розплаві полімеру із застосуванням спеціального дискового екструдера. У процесі отримання композитів рівень перегріву розплаву змінювався від 10 до 75 K при варіюванні масової частки наповнювача від 0,3 до 10,0 %.
Показано, що збільшення перегріву розплаву полімеру зумовлює підвищення теплопровідності композитів. Однак після досягнення певної величини зазначеного перегріву його подальше зростання не забезпечує збільшення теплопровідності нанокомпозитів. На основі встановленої закономірності визначено раціональний рівень даного перегріву. Останній відповідає завданням отримання високотеплопровідніих нанокомпозитів і реалізації відповідної енергозберігаючої технології. Отримано дані щодо ефектів впливу величини перегріву розплаву полімеру на значення першого і другого перколяційних порогів для розглянутих нанокомпозитів. Встановлено факт більшої чутливості значення першого перколяційного порога до величини зазначеного перегріву.
Визначено залежності щільності досліджуваних композитів від рівня перегріву розплаву полімеру. Встановлено наявність кореляції цієї залежності і характеру відповідної зміни теплопровідності композитів.
Використання пропонованих високотеплопровідних нанокомпозитів є перспективним для мікро- і наноелектроніки, енергетики та ін.
Посилання
- Datsyuk, V., Trotsenko, S., Trakakis, G., Boden, A., Vyzas-Asimakopoulos, K., Parthenios, J. et. al. (2020). Thermal properties enhancement of epoxy resins by incorporating polybenzimidazole nanofibers filled with graphene and carbon nanotubes as reinforcing material. Polymer Testing, 82, 106317. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.106317
- Wang, R., Xie, C., Luo, S., Xu, H., Gou, B., Zeng, L. (2020). Preparation and properties of MWCNTs-BNNSs/epoxy composites with high thermal conductivity and low dielectric loss. Materials Today Communications, 24, 100985. doi: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2020.100985
- Namsheer, K., Rout, C. S. (2021). Conducting polymers: a comprehensive review on recent advances in synthesis, properties and applications. RSC Advances, 11 (10), 5659–5697. doi: https://doi.org/10.1039/d0ra07800j
- Xu, X., Chen, J., Zhou, J., Li, B. (2018). Thermal Conductivity of Polymers and Their Nanocomposites. Advanced Materials, 30 (17), 1705544. doi: https://doi.org/10.1002/adma.201705544
- Mohammad Nejad, S., Srivastava, R., Bellussi, F. M., Chávez Thielemann, H., Asinari, P., Fasano, M. (2021). Nanoscale thermal properties of carbon nanotubes/epoxy composites by atomistic simulations. International Journal of Thermal Sciences, 159, 106588. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2020.106588
- Fialko, N. M., Dinzhos, R. V., Sherenkovskiy, Y. V., Meranova, N. O., Navrodskaya, R. A. (2017). Heat conductivity of polymeric micro- and nanocomposites based on polyethylene at various methods of their preparation. Industrial Heat Engineering, 39 (4), 21–26. doi: https://doi.org/10.31472/ihe.4.2017.03
- Anis, B., Fllah, H. E., Ismail, T., Fathallah, W. M., Khalil, A. S. G., Hemeda, O. M., Badr, Y. A. (2020). Preparation, characterization, and thermal conductivity of polyvinyl-formaldehyde/MWCNTs foam: A low cost heat sink substrate. Journal of Materials Research and Technology, 9 (3), 2934–2945. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.01.044
- Zhang, Y., Choi, J. R., Park, S.-J. (2017). Thermal conductivity and thermo-physical properties of nanodiamond-attached exfoliated hexagonal boron nitride/epoxy nanocomposites for microelectronics. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 101, 227–236. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.06.019
- Uyor, U., Popoola, A., Popoola, O., Aigbodion, V. (2019). Effects of titania on tribological and thermal properties of polymer/graphene nanocomposites. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 33 (8), 1030–1047. doi: https://doi.org/10.1177/0892705718817337
- Yang, L., Zhang, L., Li, C. (2020). Bridging boron nitride nanosheets with oriented carbon nanotubes by electrospinning for the fabrication of thermal conductivity enhanced flexible nanocomposites. Composites Science and Technology, 200, 108429. doi: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108429
- Dinzhos, R., Fialko, N., Prokopov, V., Sherenkovskiy, Y., Meranova, N., Koseva, N. et. al. (2020). Identifying the influence of the polymer matrix type on the structure formation of microcomposites when they are filled with copper particles. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (107)), 49–57. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214810
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Nataliia Fialko, Roman Dinzhos, Julii Sherenkovskii, Nataliia Meranova, Diana Izvorska, Volodymyr Korzhyk, Maxim Lazarenko, Neli Koseva
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
