在最近的一篇论文发表在开放获取期刊欧洲杯足球竞彩,研究人员调查了thermo-electrical聚酰胺(PA)的属性/炭黑(CB)纳米复合材料。团队展示方法适当提高导电聚合物复合材料的自热(年度"特别关注国"),而减少他们的渗滤阈值。
研究:增强聚酰胺/炭黑复合材料的PTC效应。图片来源:Eaum M / Shutterstock.com
背景
工程应用,如飞机和汽车的使用潜力自动加热纳米复合材料具有正温度系数(PTC)。各种聚合物的结合与电气、导电、化学或机械性能可以通过调优和定制提供响应外界刺激如湿度、应变、温度、或损害。
这样的年度"特别关注国"可以纳入不同的填料如石墨、金属、CB、碳纳米管。因此,三维(3 d)状态的填料在聚合物网络,以及电特性,可以控制的分散状态,长宽比和填充量。
PTC电阻率的增加显示某些复合材料对温度敏感。几个理论属性的影响PTC主要filler-to-filler联系人的数量和材料的热膨胀不一致。聚合物基体的热膨胀分离嵌入导电填料粒子。欧洲杯猜球平台这种破坏填料连接增加了电阻。然而,在熔融状态,流动性越高的填充元素使他们形成额外的填充路径,从而降低电阻。
上述属性,因此,使年度"特别关注国"适合传感器应用,如自我调节加热器与范围广泛的应用程序(如thermo-clothing和汽车室内供暖系统。本研究强调PTC-heaters和聚合物结晶度的属性之间的相关性,以及CB的比表面积,将促进制造高自动加热纳米复合材料增强的PTC的行为。
导电填料的示意图表示网络内的导电聚合物。图片来源:内格尔,J。,et al .,材欧洲杯足球竞彩料
关于这项研究
在这项研究中,研究小组使用两种类型的PA - PA 4.6和6.10 PA结晶度的60 - 70%,30 - 40%,分别和三种CB, CBI, CBII, CBIII与特定的表面区域的70米2/ g、770米2/ g和1000米2分别/ g。与银环氧树脂填充用于样品的电接触。四个复合样本通过融化产生复利包含25 wt %, 20 wt %, 15 wt %, 10 wt %的CB。
样本注射成型,同时保留恒定压力和剂量不卷。CB的比表面积是衡量Belsop-mini X其次是复合材料微观结构的调查。此外,结晶度程度和PAs及其复合材料的热特性进行了使用差示扫描量热计,而热膨胀系数(CTE)评估使用膨胀计。之后,分析了样本的自热特征下24 v电压申请4分钟和表面温度的变化和电阻用万用表和温度记录相机记录。
SEM图像的PA 6.10 (a), 20 wt. % CB (b, c), 20 wt. % CB II (d, e)和20 wt. % CB III (f, g)。(a, b, d, f)显示放大倍数为10.0 k,而(c, e, g)显示放大倍数为50.0 k。图片来源:内格尔,J。,et al .,材欧洲杯足球竞彩料
观察
是观察到较低的复合材料比表面区域包含更少的CB粒子连接,而那些更大的比表面区域表现出连续粒子之间的填料网络和自由体积减少。欧洲杯猜球平台另一方面,聚合物结晶度的增加比表面积和CB含量样品的电阻率下降。CB含量高有利于CB粒子间接触的几率和随后形成的附加导电路径。欧洲杯猜球平台
此外,较低的复合材料结晶PA 6.10相比表现出更强的抵抗力高结晶4.6 PA。结晶度的增加减少了自由体积在无定形的阶段包含填充物,因此提高了粒子的接触。
这是进一步观察到CB含量低比表面积达到改进的自热性能高。至于PTC, PA 4.6和6.10 PA展出可比CTE在80°C。CBI PTC-Effect是重要的在110°C,而没有明显的PT-Effect发生在4.6 PA复合。此外,在自动加热实验,PTC-Effect逆转。PTC-Effect CBI复合显示最高,而4.6 PA复合材料表现出大幅跳的比电阻温度从-24°C到150°C。这种行为没有表现出6.1 PA的复合材料。
显示了五个样品的平均电阻率ρ。PA 6.10 / CB(左列)和PA 4.6 / CB(右列),整洁的PA 6.10和4.6的PA由红色和蓝色的颜色,分别。整洁的PA的值6.10和4.6 PA 6.5·1012Ω·cm和1015分别Ω·厘米。图片来源:内格尔,J。,et al .,材欧洲杯足球竞彩料
结论
总结,研究人员确定一个高度结晶聚合物CB-specific表面积较小可以用来实现充分低的室温电阻率和高的自热的特性。他们进一步证实调整自动加热纳米复合材料的PTC行为表现和加热导致几个有效的加热解决方案。根据作者,自热复合材料显示相当大的PTC-effects约53%的平均气温147°C,这表明有前途的纳米复合材料的性能的加热设备。
源
内格尔,J。等。(2022)增强聚酰胺/炭黑复合材料的PTC效应。欧洲杯足球竞彩,15,5400年。https://doi.org/10.3390/ma15155400
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