Електроопір та механічні властивості композитів на базі терморозширеного графіту, фторопласту та пвх-пластизолю - Автореферат

Одним з яскравих представників такого класу КМ є матеріали електротехнічного призначення, зокрема електропровідні полімерні КМ, що можуть бути використані у багатьох галузях техніки, медицині та сільському господарстві як елементи електронагрівних пристроїв, екрани для радіоелектронної апаратури, як тензодатчики, високостабільні резистори, електрофільтри тощо. Це обумовлено тим, що при використанні лише методу вимірювання електроопору є неможливим розрізнити вплив на контактні явища обємних дефектів в КМ (таких як пори, тріщини тощо). Однак дослідженням КМ, де б був використаний ТРГ ще не надано належної уваги, не зустрічаються і роботи, в яких для дослідження контактних явищ в таких КМ використано метод термо-е.р.с. Дисертаційна робота виконана в науково-дослідній лабораторії “Фізика металів та кераміки” кафедри фізики металів фізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка в рамках комплексної наукової програми КНУ “Матеріали і речовини” (підпрограма “Матеріалознавство та технології неоднорідних систем”) д/б тема № 01БФ051-10 “Фізико-хімічні основи одержання перспективних матеріалів та дослідження їх властивостей” (№ держреєстрації 0101U002768, наказ ректора КНУ № 557-32 від 29.12.2000 р.), д/б тема № 01БФ051-11 “Фізико-хімічні основи одержання перспективних металічних та напівпровідникових матеріалів та дослідження їх властивостей” (№ держреєстрації 0104U003728, наказ ректора КНУ № 831-32 від 26.12.2003 р.). Доведено, що різниця між порогами перколяції для електроопору та термо-е.р.с. для одного й того самого КМ обумовлена відмінністю механізмів формування електроопору та термо-е.р.с.: у випадку електроопору провідність, що відповідає порогу перколяції відбувається за рахунок тунелювання носіїв заряду через прошарок діелектрика між окремими частинками електропровідного наповнювача, у випадку термо-е.р.с. лише при безпосередньому контакті частинок електропровідного кластера.У вступі обґрунтовано актуальність теми, визначено мету досліджень, основні завдання, представлено методи, обєкт та предмет досліджень, визначено наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, наведено дані щодо їх апробації та публікацій. В окремі підрозділи виділено описання методів отримання терморозширенного графіту (ТРГ), існуючих результатів дослідження його структури та фізичних властивостей, а також фізичних властивостей полімерних КМ з наповнювачем з ТРГ. Вказано на відсутність загальноприйнятих правил для дослідження КМ ТРГ-полімер, а саме: всі зразки КМ, по яким проводяться узагальнення, повинні бути виготовлені з використанням ТРГ, отриманого за однакових технологічних режимів, при одних і тих самих величинах тиску та температури, а також часу та режиму перемішування вихідних сумішей. Мікроструктури зрізів зразків КМ, фрактографічні дослідження проводили на скануючих електронних мікроскопах. При подальшому збільшенні q він залишається незмінним, однак значення межі міцності при розтягу (sb) та деформації руйнування (eb) спадають зі збільшенням q.Концентраційні залежності eb та sb для зразків КМ ТРГ-ПВХП умовно можна поділити на три області (рис.2, а).Дещо інший характер поведінки r проявляє КМ СЧГ-ПВХП: значення його r є більш високими в порівнянні зі значеннями r для КМ з наповнювачем з ТРГ. Згідно результатів електронно-мікроскопічних досліджень, при q = qf, частинки ТРГ починають торкатись одна одної, однак перенос заряду виникає лише під дією електричного поля (тепловий градієнт переносу заряду не сприяє). При дещо більших концентраціях, що дорівнюють величині qf/ між частинками зявляються безпосередні електричні контакти, і перенос заряду починає відбуватись не лише при прикладанні електричного поля, але і внаслідок дії теплового градієнту. Це робить значення АТ для КМ ТРГ-ПВХП нижчими, ніж відповідні значення АТ для КМ ТРГ-ФП та СЧГ-ПВХП при певних значеннях q. % після вже невеликого розтягування (e » 10 %) зразків, їх r стрибкоподібно росте до значень, притаманних для полімера, а при скороченні зразка (пружній післядії) значення r стрибкоподібно повертається до попередніх значень.Зміни структурного стану композиційних матеріалів (КМ) терморозширенний графіт (ТРГ)-полівінілхлоридний пластизоль (ПВХП) та ТРГ-фторопласт (ФП), при зміні вмісту ТРГ (q), обумовлюють границю їхньої міцності при розтягуванні (sb), яка визначається переходом від внеску в міцність КМ міцності матриці (при 0 <q <4 об. Руйнування зразків КМ ТРГ-ПВХП відбувається як безпосередньо по частинкам ТРГ, так і по когезійних звязках ТРГ-ТРГ, що свідчить про те, що когезійна міцність є сумірною з власною міцністю частинок. Концентраційні залежності питомого електроопору (r) КМ ТРГ-ПВХП і ТРГ-ФП в рамках теорії перколяції відповідають моделі тривимірної електропровідної сітки з блокованими вузлами. Залежності r(q) даних КМ є подібними і узгоджуються з теоретично розрахованими залежностями в рамках вказаної моделі при значенні критичного індексу t = 1,7. Зростання r зразків КМ ТРГ-ПВХП при qf ? q ? 100 %

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ