Композиционные материалы теплопроводность

Теплопроводность наполненного ПП определяется теплопроводностью и объемным содержанием наполнителя, а также рассеиванием тепла на контактах полимер-наполнитель. Наибольшее повышение теплопроводности композиционного материала наблюдается при введении в материал графита, содержащего 15-20% масс, ацетиленовой сажи. [c.461]

Высокая теплопроводность углеродных волокон ускоряет процессы рассеяния энергии колебаний, в известной степени предотвращая саморазогрев композиционного материала за счет сил внутреннего трения, понижающий его теплостойкость при работе в динамическом режиме. [c.225]

X, У — отношение коэффициентов проводимости матрицы и наполнителя и композиционного материала и наполнителя соответственно а, Ь — линейные размеры с—удельная теплоемкость /—коэффициент распределения (ориентации) к — характерный линейный размер 6 — коэффициент теплопроводности [c.284]

Армирующие волокна обладают не только механическими свойствами, превосходящими механические свойства матрицы, но и более высокой теплопроводностью и отличными от матрицы электрическими свойствами. Очевидно, что ориентация волокон относительно вектора потока энергии должна оказывать влияние на соответствующие свойства композиционных материалов. Наблюдаемая при этом анизотропия свойств, связанных с явлениями переноса, является одной из характерных особенностей таких материалов и отличает их от больщинства металлических материалов конструкционного назначения. Теплопроводность в продольном направлении композиционного материала (вдоль оси волокна) даже в случае изотропного армирующего наполнителя может быть на 30% выще, чем в поперечном направлении (перпендикулярном оси волокна). Композиционные материалы на основе углеродных волокон имеют отнощение теплопроводности в осевом направлении к теплопроводности в поперечном направлении около 50 1. [c.286]

Обычно в литературе описываются два основных подхода к анализу эффективной тепло- и электропроводности композиционных материалов, состоящих из непрерывной полимерной матрицы и волокнистого армирующего наполнителя. Первый и наиболее простой подход основан на допущении о том, что композиционный материал можно рассматривать как систему сопротивлений. Такой подход является универсальным для любого явления проводимости и буква к обозначает любой коэффициент проводимости — коэффициент теплопроводности, удельную электропроводность, коэффициент диффузии и диэлектрическую постоянную или диэлектрическую проницаемость. [c.288]

Рис. 7.2. Расчетные зависимости верхнего и нижнего пределов отношения коэффициентов теплопроводности композиционного материала и наполнителя (кс/кр) от объемной доли наполнителя

Следует отметить, что при выводе уравнений (7.6) и (7.12) не учитывались геометрические параметры, ориентация или распределение армирующего наполнителя. Поэтому прогнозы, которые можно сделать, исходя из этих двух уравнений, характеризуют только верхнюю и нижнюю границы теплопроводности композиционного материала, а реальные величины принимают промежуточные значения в пределах этих границ. [c.291]

Предположив (рис. 7.4 б), что при распространении теплового потока в продольном направлении сплошная траектория его движения приходится на большие доли матрицы и ткани, а именно на 3% ткани и 70% матрицы, а в оставшейся части материала траектория является прерывной, было получено следующее уравнение для коэффициента теплопроводности композиционного материала в продольном направлении [c.293]

Эту неизвестную величину можно легко рассчитать, зная объемную долю армирующего наполнителя и экспериментально определив коэффициенты теплопроводности композиционного материала и полимерной матрицы [c.295]

Эта методика может быть использована для абсолютных и относительных измерений. В последнем случае эталонный образец располагается последовательно с испытываемым образцом из композиционного материала. При условии, что тепловой поток через испытываемый и эталонный образцы является одинаковым, коэффициент теплопроводности испытываемого образца может быть рассчитан из уравнения [c.299]

Если приводятся значения коэффициента теплопроводности к и указывается только объемная доля волокна или среднее значение плотности композиционного материала и ничего не говорится о конфигурации армирующего наполнителя (ткань, мат и т. д.), то такая информация может легко ввести в заблуждение, особенно в тех случаях, когда сами волокна обладают ярко выраженной анизотропией свойств, например, углеродные волокна. [c.302]

Наблюдается значительное расхождение в экспериментальных данных по к, приводимых в различных источниках для одних и тех же или подобных композиционных материалов. Нельзя с полной уверенностью объяснить причины такого разброса экспериментальных данных, но, вероятно, они связаны с отклонением технологических параметров от оптимальных в процессе изготовления образцов композиционных материалов. Композиционные материалы изготавливаются посредством формования и отверждения при тщательно контролируемом давлении и температуре. Заметные отклонения от установленного оптимального режима приводят не только к ухудшению механических свойств композиционных материалов, но и оказывают значительное влияние на их теплопроводность, особенно, когда одним из дефектов является повышенная пористость композиционного материала. [c.303]

Теплопроводность газов значительно ниже, чем у твердых тел. В газонаполненных материалах с порами небольших размеров закрытого типа конвекционные потоки исключаются. Теплопроводность в этом случае можно рассматривать как передачу тепла через стенку из композиционного материала, в котором газообразная и твердая фазы находятся при одной и той же температуре. [c.159]

При применении углеродных волокон или композиций на их основе в качестве теплозащитных материалов высокая теплопроводность является нежелательной, так как при этом через композиционный материал происходит интенсивная передача тепла. Для устранения этого недостатка в композиционные материалы кроме углеродного волокна добавляют другие жаростойкие волокна, в частности волокна из окислов металлов с низкой теплопроводностью. [c.284]

Таким образом, коэффициенты А к, задают тензор теплопроводности такого гипотетического однородного материала, свойства которого близки к макроскопическим (эффективным) свойствам исходного неоднородного композиционного материала. [c.119]

Большие возможности открывают тепловые методы для контроля многослойных изделий со слоями из монолитных или композиционных материалов [1], где в ряде случаев они могут оказаться незаменимыми при контроле многослойных изделий из легких композиционных материалов. С их помощью выявляются дефекты, которые не обнаруживаются другими методами, например радиографическим, ультразвуковым и электромагнитным, поскольку применение ультразвуковых методов в этих случаях затрудняется волокнистой или мелкодисперсной структурой композиционных материалов, из-за чего создаются многократные отражения и происходит сильное затухание ультразвука, а применение рентгеновского излучения неэффективно, наоборот, из-за слабого взаимодействия его с материалом небольшой плотности. При тепловом контроле изделий из композиционных материалов в роли положительного фактора сказывается особенность тепловых процессов, заключающаяся в том, что на результаты контроля оказывают влияние усредненные теплотехнические характеристики материала. Разная теплопроводность компонентов многослойного изделия и клеящих веществ дает возможность осуществлять их тепловой контроль как в стационарном, так и в переходном тепловом режимах. [c.217]

Композиционные пластики с хаотичным расположением частиц наполнителя формуют в изделия прессованием, литьем под давлением или экструзией. При этом материал нагревается до температуры формования, перемещается по литниковым каналам и оформляющей полости, уплотняется и затем переходит в твердое состояние в результате отверждения или охлаждения. Вследствие низкой теплопроводности пластиков при нагревании и охлаждении возникает температурный градиент по толщине изделия, даже если скорость подъема или снижения температуры невелика. Это приводит к тому, что в изделии появляются временные температурные напряжения, а сопровождающие нагревание и охлаждение материала процессы отверждения и кристаллизации, имеющие ярко выраженную температурную зависимость, проходят по сечению материала неравномерно и еще в большей степени увеличивают значение этих напряжений. [c.60]

При увеличении температуры выше некоторой предельной, резко возрастает скорость износа материала. Поэтому важной задачей является улучшение таких свойств композиционных материалов, которые в наибольшей степени влияют на величину РУ х.. К этим свойствам относятся теплопроводность, температуропроводность или теплоемкость, твердость или предел текучести при сжатии и коэффициент трения. [c.384]

В композиционных материалах играет роль не только структурирование связующего под действием температуры, но и природа наполнителя. При введении наполнителя происходит структурирование связующего в межфазной области и повышение начальной теплопроводности материала. Ниже приведены данные о теплопроводности [в Вт/(м-К)] полиэтиле- [c.27]

Основная сложность в производстве металлических компози-щюниых материалов состоит в том, что необходимо обеспечить равномерное распределение порошка или волокна в объеме матрицы. Примером металлического композиционного материала является спеченный алюминиевый материал САП, представляющий собой алюминий, упрочненный дисперсными частицами оксида алюминия. Исходным продуктом для производства этого материала служит алюминиевая пудра, содержащая от 6 до 22% оксида алюминия в виде чешуек со средним размером до 10—15 мкм н толщиной менее 1 мкм. Для получения материала САП исходную смесь порошков подвергают холодному прессованию, затем спекают при 450—500 °С. Этот материал отличается большой удельной прочностью (прочность, отнесенная к плотности), особенно тепло-прочностью. С увелнченнем содержания частиц оксида алюминия предел прочности и твердость материала растут, а пластичность н удельная теплопроводность снижаются. САП успешно заменяет теплостойкие или нержавеющие стали в авиации, атомной технике, в химической промышленности и др. [c.395]

Хорошие клеевые композиции получают [142], сочетая АФС с 2гОг и порошком титана (Осж после 600 °С — 250 МПа) или хрома. Порошки металлов в этом случае не являются инертным наполнителем и образуют аморфные кислые фосфаты. В высокотемпературные клеи и массы на основе АФС вводят иногда и графит. Это позволяет регулировать теплопроводность шва или композиционного материала. Так, известно использование смеси наполнителей АЬОз и графита. Клеи на основе АФС + корунд (размер зерна <20 мкм, корунд/АФС= 1 2 р = 1,85 г/см и влажность w = 27 %) применяют для склеивания графита с графитом и графита с корундовым огнеупором. После обжига склеенной конструкции прочность при сдвиге составляла около 2,7 МПа. При склеивании стали с корундом клеем на основе АФС + корунд прочность на сдвиг растет в интервале 500—1300°С, достигает максимума при 1100 °С (6—14 МПа), причем более высокая прочность наблюдается при использовании АФС с 50 %-ной условной степенью нейтрализации Л/[Л/ = 0% — соответствует Н3РО4, Л/= 100 % — получению А1 (РО4) ], Специфический термостойкий клей получают, сочетая АФС с оксидом алюминия, высокоглиноземистым цементом, оксидом хрома (III). Такой клей отвердевает при 120 °С и работает до 2000 °С, Использование фосфатных связок в качестве клеев рассмотрено в работе [143]. [c.119]

Данные криогенные баки вьшолнены по типу слоеный пирог и имеют несколько слоев теплоизоляции при этом основной слой вьшолняется из пенополиуретана, а остальные слои состоят из композиционного материала с низкой теплопроводностью и высокой прочностью. Пенопласт полиуретановый представляет собой легкую газонаполненную пластмассу с замкнутоячеистой структурой и плотностью от 0,04 до 0,25 г/см . Для криогенных автомобильных баков пенополиуретановая теплоизоляция должна иметь толщину слоя не менее 80 мм. [c.829]

Альтернативным подходом к решению проблемы перевозки ПГ морским транспортом может служить технология, разработанная специалистами ООО ИИЦ Стирлинг-технологии . Суть ее — перевозка ПГ в виде СПГ в специальных контейнерах-цистернах объемом от 60 до 100 м . Криогенные емкости изготавливаются по аналогичному, как и для автомобильных баков, принципу слоеный пирог и имеют несколько слоев теплоизоляции при этом основной слой теплоизоляции вьшолняется из пенополиуретана, а остальные слои — из композиционного материала с низкой теплопроводностью и высокой прочностью. В этом случае отпадает необходимость в строительстве дорогостоящих танкеров-метановозов, а также нет жесткой привязки к специальньпк морским терминалам с криогенными хранилищами (их в мире всего 27). Контейнеры-цистерны с СПГ загружаются на обычное морское судно-контейнеровоз, которое может быть разгружено в любом морском порту мира. Затем контейнеры-цистерны с СПГ доставляются потребителям ПГ железнодорожным или автомобильным транспортом. [c.835]

Если испытываемый материал обладает хорошей теплопроводностью, например металл нли композиционный материал, армированный углеродным волокном, то разность температур в относительно тонких испытываемых образцах становит- [c.298]

Показатель анизотропии электропроводности значительно выше показателя анизотропии теплопроводности, из чего можно сделать вывод о том, что электропроводность значительно более чувствительна к изменениям в структуре композиционного материала. Поэтому электрические измерения, являющиеся простыми и быстрыми в исполнении, могут быть положены в основу неразрушаю-щпх методов испытания композиционных материалов. [c.312]

Рис, 7.15. Зависимость коэффициента теплопроводности в поперечном направлении однонаправленных композиционных материалов на основе эпоксидной смолы и антофиллита и композиционного материала на основе фенолоформальдегидной смолы и хризотилового асбеста (наполнитель — тканые маты и маты с хаотическим распределением волокон) от объемной доли волокон, стандартная температура 35 °С [12, 24]) [c.313]

Практически оказалось, что при однонаправленном армировании самые различные механические и термические характеристики (модуль упругости, коэффициент Пуассона, теплопроводность, термическое расширение) вдоль направления волокон подчиняются простому закону смешения. Следует отметить, что рассмотренные модели дают довольно скромные результаты при оценке свойств в поперечном направлении. В этом случае целесообразно привлекать более сложные модели. Использование таких моделей привело к выводу о том, что свойства в поперечном направлении и модуль сдвига композиционного материала чувствительны к разности в значениях коэффициента Пуассона, геометрии волокна, способу упаковки волокон и, в особенности, к свойствам матрицы. [c.81]

Методом электростатического нанесения порошков пентапласта ъ облаке заряженных частиц был получен армированный композиционный материал на основе пентапласта и высокомодульного углеграфитового волокна [45, с. 40]. Однонаправленный углепластик ла основе пентапласта отличается исключительно высокими физико-механичёскими показателями. Его модуль упругости при изгибе достигает 36,75 ГПа (375 ООО кгс/см ), а разрушающее напряжение при изгибе 0,52 ГПа (5300 кгс/см ), что в 35 и 9, раз соответственно превышает свойства немодифицированного пентапласта. Материал обладает анизотропией электро- и теплопроводности. [c.90]

Дьюары для сквид-систем должны быть достаточно прочными и в то же время легкими кроме того, к ним предъявляются строгие требования с точки зрения минимального и правильного использования магнитных и металлических деталей. Эти требования становятся еще более критичными, когда дело касается конструкций, находящихся вблизи приемных катущек магнитометра. В криогенных системах сквидов чаще всего используют неметаллические композиционные материалы из стеклянной, кварцевой или кевларовой ткани, пропитанной эпоксидной смолой. Но поскольку стеклопластик (композиционный материал из стеклоткани и эпоксидной смолы) парамагнитен, его не следует применять для изготовления каркасов измерительных катушек и сосудов для гелия. Иногда наружную оболочку дьюара и внутренний сосуд изготавливают, наматывая на болванку нить из стекла или синтетического волокна с одновременной пропиткой эпоксидной смолой. Более удобен и общепринят метод склейки дьюаров из стеклопластиковых пластин и труб с помощью эпоксидной смолы. Металлические детали делают из алюминиевых сплавов (6061), нержавеющей стали (321) и сплавов меди с никелем, бериллием или кремнием. Из этих материалов нержавеющая сталь обладает наименьшей теплопроводностью, но наибольшей остаточной намагниченностью. Поскольку эта сталь обладает также способностью сильно намагничиваться при сварке и пайке серебром, не рекомендуется помещать детали из нее в чувствительной зоне магнитометра вблизи сквида. Нержавеющую сталь часто используют для изготовления горловины дьюара, поскольку при этом существенно уменьшается поступление тепла и снимается проблема диффузии гелия в вакуумное пространство дьюара. Сплавы кремний - медь применяют при конструировании высокочастотных экранов и изготовлении сосудов для гелия там, где можно использовать зависимость электропроводности этих сплавов от состава. [c.174]

Артюхин Е.А., Охапкин А.С. Параметрический анализ точности решения нелинейной обратной задачи по восстановлению коэффицишта теплопроводности композиционного материала И ИФЖ. 1983. Т. 45. № 5, С. 781—783. [c.270]

Данные криогенные баки выполнены по типу слоеный пирог , при этом основной слой теплоизоляции выполняется из пенополиуретана, а остальные слои представляют собой композиционный материал с низкой теплопроводностью и высокой прочностью. Пенопласт полиуретановый представляет собой легкую газонаполненную пластмассу с замкнутоячеистой структурой и объемным весом от 0,04 до 0,25 г/см . Коэффициент теплопроводности — 0,022 Вт/м К. Для предлагаемых криогенных баков пе- [c.26]

Древесина, как известно, является идеальным строительным материалам. Она обладает высоким модулем упругости в наиравленин волокон прп низкой плотности. Кроме того, ее прочность, необычно высокая для органического материала, не зависит от температуры в н]ироком интервале. В этом отношении древесина значительно превосходит синтетические органические полимерные материалы. Кроме того, древесина, обладая низким коэффициентом теплопроводности, имеет очень высокие теплоизоляционные показатели. К недостаткам. чревеспны относятся анизотропия прочностных свойств, высокие водопоглощение н набухание. Свойства некоторых композиционных древесных материалов приведены в табл. 9.2. Таблица 9.2. Свойства композиционных древесных материалов [28] [c.124]

В композиционных конструкциях материал с меньшим коэффициентом теплопроводности и большей температуроустойчи-востью устанавливается первым слоем, а материал с большим коэффициентом теплопроводности — последующим. [c.533]

АНИЗОТРОПИЯ (от греч. йгюод — неравный и троло — направление) — различие свойств материала в разных направлениях. Соответственно материалы, св-ва к-рых в разных направлениях неодинаковы, наз. анизотропными. Материалы с аморфной структурой или поликристаллы с равновероятным расположением кристаллитов и структурных элементов обычно изотропны (см. Изотропия), а материалы с закономерным внутренним строением (напр., монокристаллы), как правило, анизотропны. Анизотропны и материалы с т. н. конструктивной А.— железобетон, металлические композиционные материалы. К наиболее важным для практики св-вам, проявляющим А., относятся мех. св-ва (деформируемость и пр.), электропроводность и электрическое сопротивление, магн. св-ва (см. Магнитная анизотропия), теплопроводность, оптические св-ва (см. Оптическая анизотропия). А. мех. свойств материалов может быть начальной (исходной), т. е. существующей до их нагружения, и вторичной (деформационной), т. е. изменившейся или вновь возникшей вследствие деформации. Начальной является, напр., А. упругих св-в многих монокристаллов, вторичной — зависимость предела текучести или сопротивления разрушению от ориентации образца материала относительно направления деформационного упрочнения. В соответствии с осн. стадиями нагружения (упругой, упругопластической, разрушением) различают А. св-в, связанных с упругостью материала А. сопротивления малым пластическим деформациям А. характеристик, обусловленных большой пластической деформацией, и А. характеристик, связанных с разрушением. В первом случае напряженное состояние в пределах упругос и и вне их может сильно изменяться. Во втором и третьем случаях А. проявляется только в упругопластической области, а вне ее материал может вести себя как изотропный. Мо- [c.78]

В настоящее время широко подвергаются теоретическому исследованию материалы с двукратной иерархией микроструктуры материал состоит из периодической системы слоев, а каждый слой в свою очередь представляет собой периодическую микроструктуру. Если последняя (внутренняя) микроструктура также является слоистой, то будем называть такой материал материалом из класса a. Интерес к таким материалам вызван следующим обстоятельством. Пусть имеется композиционный мтериал с некоторым эффективным тензором теплопроводности Ац. Оказывается, что при той же концентрации составляющих можно сконструировать материал из класса с практически таким же тензором Ац. Рассмотрим, например, уравнепие теплопроводности в периодической среде [c.336]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология