Використання ультразвуку в процесі виготовлення електропровідних покриттів на основі вуглецевих матеріалів

Abstract

Мета роботи – розробити основи технології одержання електропровідних покриттів з використанням ультразвукового диспергування вуглецевих матеріалів. В роботі використані методи: ультразвукового диспергування матеріалів, оптичної мікроскопії, чотирьох електродний метод вимірювання електропровідності покриттів. Вимірювання захисних властивостей матеріалів від високочастотного електромагнітного випромінювання проведені відповідно до стандарту ASTM D4935. Опрацювання результатів досліджень здійснювали з використанням комп’ютерних програм Microsoft Office Excel та ImageJ. В роботі шляхом ультразвуку проведена обробка вуглецевих матеріалів з розвиненою питомою поверхнею. Встановлений вплив ультразвукової обробки на ефективність диспергування технічного вуглецю в етанолі. Визначені параметри процесу руйнування часток природного графіту під дією обробки ультразвуком. Запропонований механізм структуроутворення після дії обробки ультразвуком компонентів композитного матеріалу. Встановлений процес формування просторової електропровідної сітки в суспензії диспергованого технічного вуглецю. Показано, що застосування ультразвукової обробки, при одержані композитних матеріалів для захисту від електромагнітного випромінювання, дозволяє одержати орієнтовані частинки вуглецевого компоненту в полімерній матриці носія і одержані зразки мають високу поверхневу електропровідність та ефективність екранування. Встановлено вплив ультразвукової обробки вуглецевих матеріалів на закономірності одержання, структуру та властивості розроблених електропровідних покриттів для захисту від електромагнітного випромінювання. Розроблено основи технології одержання композиційних матеріалів для захисту від електромагнітного випромінювання на основі вуглецевих матеріалів попередньо диспергованих з використанням ультрозвукової обробки. Обґрунтовано оптимальні параметри ультразвукової обробки вуглецевих матеріалів для одержання композитів.

Цель работы – разработать основы технологии получения электропроводящих покрытий с использованием ультразвукового диспергирования углеродных материалов. В работе использованы методы: ультразвукового диспергирования материалов, оптической микроскопии, четырех электродный метод измерения электропроводности покрытий. Измерение защитных свойств от высокочастотного электромагнитного излучения проведены в соответствии со стандартом ASTM D4935. Обработка результатов исследований осуществляли с использованием компьютерных программ Microsoft office Excel и ImageJ. В работе путем ультразвука проведена обработка углеродных материалов с развитой удельной поверхностью. Установлено влияние ультразвуковой обработки на эффективность диспергирования технического углерода в этаноле. Определены параметры процесса разрушения частиц природного графита под действием обработки ультразвуком. Предложен механизм структурообразования после воздействия обработки ультразвуком компонентов композитного материала. Установлен процесс формирования пространственной электропроводящей сетки в суспензии диспергированного технического углерода. Показано, что применение ультразвуковой обработки при получении композитных материалов для защиты от электромагнитного излучения позволяет получить ориентированные частицы углеродного компонента в полимерной матрице носителя и полученные образцы имеют высокую поверхностную электропроводность и эффективность экранирования. Установлено влияние ультразвуковой обработки углеродистых материалов на закономерности получения, структуру и свойства разработанных электропроводящих покрытий для защиты от электромагнитного излучения. Разработаны основы технологии получения композиционных материалов для защиты от электромагнитного излучения на основе углеродных материалов предварительно диспергированных с использованием ультрозвуковой обработки. Обоснованы оптимальные параметры ультразвуковой обработки углеродистых материалов для получения композитов.

Development of the basics of technology for obtaining electrically conductive coatings using ultrasonic dispersion of carbon materials. The following methods were used in the work: ultrasonic dispersion of materials, optical microscopy, four-electrode method of measuring the electrical conductivity of coatings. The shielding effectiveness of materials was performed following ASTM D4935. The research results were processed using computer programs Microsoft office Excel and ImageJ. The ultrasound treatment of carbon materials with a high specific surface area was performed. The influence of ultrasonic treatment on the efficiency of dispersion of carbon black in ethanol was established. The parameters of the process of destruction of natural graphite particles under the action of ultrasonic treatment are determined. The mechanism of structure formation into the composite material after ultrasonic treatment was proposed. The process of forming a spatial electrically conductive grid in a suspension by dispersed carbon black was established. It was shown that the use of ultrasonic treatment in the production of electromagnetic shielding materials allows to obtain oriented particles of the carbon component in the polymer matrix of the carrier and to get samples with high surface conductivity and shielding efficiency. The influence of ultrasonic treatment of carbon materials on the fabrication process, structure, and properties of shielding materials was established. The basics of the technology of the manufacturing process of shielding materials based on carbon materials pre-dispersed using ultrasonic treatment were developed. The optimal parameters of ultrasonic treatment of carbon materials for manufacturing shielding materials were substantiated.