Аналіз структури електропровідної композиційної кераміки

Автор(и)

  • Микита Сергійович Майстат Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-1875-3946
  • Андрій Вікторович Кривобок Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0001-5878-8732

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.297612

Ключові слова:

електропровідна кераміка, мікроструктура, карбід кремнію, SiC, пористість, електроізоляційні властивості, електронна мікроскопія, мікрострутрура

Анотація

Об'єктом дослідної роботи є електропровідна композиційна кераміка. Дослідження спрямоване на аналіз мікроструктури електропровідних керамічних композитів на основі карбіду кремнію та вивчення впливу вмісту карбіду кремнію на їхні властивості. Це дослідження є ключовим для вдосконалення матеріалів, які використовуються в високотехнологічних застосуваннях, зокрема в галузях, де важливі відмінні електроізоляційні та механічні характеристики. Аналіз мікроструктури, проведений за допомогою растрової електронної мікроскопії, підтвердив присутність карбіду кремнію у всіх досліджених керамічних зразках, крім того, куди карбід кремнію не добавляли. Особливу увагу слід приділити зразку із 30 % карбіду кремнію, який відзначається найменшою відкритою пористістю. Ці данні також підтверджуються попередніми дослідженнями, де у цього зразка були кращі властивості: відкрита пористість – 12,51 %, водопоглинання – 5,88 %, уявна густина – 2,13 г/см³, питомий опір – 0,43·106 Ом·м. Ці властивості свідчать про малу пористість та високі показники структурно-фізичних характеристик матеріалу. Отримані результати не лише підтверджують успішне включення карбіду кремнію у керамічну матрицю, але також вказують на перспективи застосування досліджених керамічних матеріалів в галузях, де важливі електроізоляційні та механічні властивості. Зокрема, зразок із 30 % карбіду кремнію видається особливо перспективним завдяки своїм високим характеристикам та меншій пористості, що робить його потенційно цікавим для застосувань у високотехнологічних галузях, таких як електроніка та телекомунікації. Отримані висновки свідчать про можливість використання цих керамічних матеріалів у різноманітних високотехнологічних галузях, де важливі як електричні, так і механічні властивості. Зразок із 30 % карбіду кремнію, завдяки своїм винятковим характеристикам, має потенціал для застосувань у передових технологіях. Подальші дослідження в цьому напрямку можуть призвести до створення нових матеріалів для ефективного поглиблення радіочастот та знайти широке застосування в різних технологічних галузях.

Біографії авторів

Микита Сергійович Майстат, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Аспірант

Кафедра технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей

Андрій Вікторович Кривобок, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Аспірант

Кафедра технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей

Посилання

  1. Tang, W., Lu, L., Xing, D., Fang, H., Liu, Q., Teh, K. S. (2018). A carbon-fabric/polycarbonate sandwiched film with high tensile and EMI shielding comprehensive properties: An experimental study. Composites Part B: Engineering, 152, 8–16. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.06.026
  2. Khodiri, A. A., Al-Ashry, M. Y., El-Shamy, A. G. (2020). Novel hybrid nanocomposites based on polyvinyl alcohol/graphene/magnetite nanoparticles for high electromagnetic shielding performance. Journal of Alloys and Compounds, 847. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.156430
  3. Yim, Y.-J., Rhee, K. Y., Park, S.-J. (2016). Electromagnetic interference shielding effectiveness of nickel-plated MWCNTs/high-density polyethylene composites. Composites Part B: Engineering, 98, 120–125. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.04.061
  4. Sun, X., Liu, X., Shen, X., Wu, Y., Wang, Z., Kim, J.-K. (2016). Graphene foam/carbon nanotube/poly(dimethyl siloxane) composites for exceptional microwave shielding. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 85, 199–206. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.03.009
  5. Chung, D. D. L. (2000). Materials for Electromagnetic Interference Shielding. Journal of Materials Engineering and Performance, 9 (3), 350–354. doi: https://doi.org/10.1361/105994900770346042
  6. Xia, F., Xia, Y., Chen, S., Chen, L., Zhu, W., Chen, Y. et al. (2017). Erratum to: Lipid emulsion mitigates impaired pulmonary function induced by limb I/R in rats through attenuation of local cellular injury and the subsequent systemic inflammatory response/inflammation. BMC Anesthesiology, 17 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s12871-017-0407-2
  7. Gargama, H., Thakur, A. K., Chaturvedi, S. K. (2016). Polyvinylidene fluoride/nanocrystalline iron composite materials for EMI shielding and absorption applications. Journal of Alloys and Compounds, 654, 209–215. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.059
  8. Wang, L., Chen, L., Song, P., Liang, C., Lu, Y., Qiu, H. et al. (2019). Fabrication on the annealed Ti3C2Tx MXene/Epoxy nanocomposites for electromagnetic interference shielding application. Composites Part B: Engineering, 171, 111–118. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.04.050
  9. Geetha, S., Satheesh Kumar, K. K., Rao, C. R. K., Vijayan, M., Trivedi, D. C. (2009). EMI shielding: Methods and materials – A review. Journal of Applied Polymer Science, 112 (4), 2073–2086. doi: https://doi.org/10.1002/app.29812
  10. Saini, P., Arora, M., Gupta, G., Gupta, B. K., Singh, V. N., Choudhary, V. (2013). High permittivity polyaniline–barium titanate nanocomposites with excellent electromagnetic interference shielding response. Nanoscale, 5 (10), 4330. doi: https://doi.org/10.1039/c3nr00634d
  11. Thomassin, J.-M., Jérôme, C., Pardoen, T., Bailly, C., Huynen, I., Detrembleur, C. (2013). Polymer/carbon based composites as electromagnetic interference (EMI) shielding materials. Materials Science and Engineering: R: Reports, 74 (7), 211–232. doi: https://doi.org/10.1016/j.mser.2013.06.001
  12. Joseph, A. M. (2013). The stage 3 meaningful use preliminary recommendations: concerns are being raised. MLO Med. Lab. Obs., 45 (7), 64.
  13. Duan, S., Zhu, D., Zhou, W., Luo, F., Chen, Q. (2020). Mechanical and microwave absorption properties of SiCf/SiC–Al4C3 composite with EPD-SiO2/ZrO2 interphase prepared by precursor infiltration and active filler-controlled pyrolysis method. Ceramics International, 46 (8), 12344–12352. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.01.285
  14. Katoh, Y., Snead, L. L., Henager, C. H., Nozawa, T., Hinoki, T., Iveković, A., Novak, S., Gonzalez de Vicente, S. M. (2014). Current status and recent research achievements in SiC/SiC composites. Journal of Nuclear Materials, 455 (1-3), 387–397. doi: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.06.003
  15. Morscher, G. N. (2004). Stress-dependent matrix cracking in 2D woven SiC-fiber reinforced melt-infiltrated SiC matrix composites. Composites Science and Technology, 64 (9), 1311–1319. doi: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2003.10.022
  16. Lisachuk, G. V., Sakhnenko, N. D., Pitak, Ya. M., Krivobok, R. V., Maystat, M. S., Zakharov, A. V. et al. (2021). Creation of electrically conductive composite ceramics based on facing tiles with the addition of SiC. Scientific Research on Refractories and Technical Ceramics, 121, 121–128. doi: https://doi.org/10.35857/2663-3566.121.13
Analysis of the structure of electrically conductive composite ceramics

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-01-31

Як цитувати

Майстат, М. С., & Кривобок, А. В. (2024). Аналіз структури електропровідної композиційної кераміки. Technology Audit and Production Reserves, 1(3(75), 6–8. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.297612

Номер

Том 1 № 3(75) (2024): Хімічна інженерія

Розділ

Хіміко-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Mykyta Maistat, Andrii Kryvobok

Creative Commons License

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.