Запис Детальніше

Дослідження температурного коефіцієнта опору графіт-керамічних композиційних матеріалів із кварцовим наповнювачем різної дисперсності

CUNTUR

Переглянути архів Інформація
 
 
Поле Співвідношення
 
Title Дослідження температурного коефіцієнта опору графіт-керамічних композиційних матеріалів із кварцовим наповнювачем різної дисперсності
Investigation of the temperature coefficient resistance of graphite composite ceramic materials with different dispersion quartz filler
 
Creator Гутніченко, Олександр Анатолійович
Mel'nyk, O.
Gutnichenko, O.
 
Subject композиційні матеріали
температурний коефіцієнт опору
поліморфні перетворення кристалічного кремнезему
composite materials
temperature coefficient resistance
polymorphic transformations of crystalline silica
620.168
621.763
661.666.2
 
Description Представлено результати експериментального дослідження залежності електричного опору електропровідних графіт-керамічних композиційних матеріалів (ЕГККМ) із кварцовим наповнювачем від зміни температури у широкому діапазоні. Проаналізовано аналітичні залежності питомого електричного опору від деформованого стану кераміки в рамках теорії перколяції. Експериментально підтверджено вплив зміни об’єму кристалічного кремнезему при поліморфних перетвореннях на електричний опір композиту. Визначено раціональні технологічні параметри для виготовлення матеріалів із позитивним (ПТКО aR=0,01773) та негативним (НТКО aR=-0,00121) температурними коефіцієнтами опору.
The results of the experimental study of the dependence of resistance of electroconductive graphite-ceramic composite materials (EGCCM) with quartz filler on the temperature of a wide range (20–620OC) have been presented.
The ratio of change in resistance to changes in temperature is generally called the temperature coefficient of resistance (TCR). Most of composite materials with significant (2–4 times) TCR are heterophase systems "conductor-insulator" with concentration of conductive phase close to percolation threshold. The effect of a sharp change of electrical resistance in the elastic deformation region due to the change in volumetric concentrations components, which for homogeneous materials is close to constant, has been already investigated for EGCCM in the literature. The analytical dependence of electrical resistance on strain state of ceramics has been analyzed in the theory of percolation. Accordingly in this study it was proposed to use polymorphism of silica in order to deform and/or change the concentration of electroconductive phase to modify the resistive characteristics of the material.
EGCCM samples have been made by pressing in certain proportions kaolin, thermally expanded graphite (TEG) and silica fillers with different dispersion. Analysis of obtained microphotographs of the material shows that the structure of the material is highly porous and layered. Layered structure provides high sensitivity of resistive properties of the strain in the direction perpendicular to the layers. This is a relatively simple destruction of some electroconductive «bridges» between particles of the conductive phase and a reproduction of some others. Also microphotographs have showed that TEG particles in the process of forming create flat agglomerates that are evenly distributed on the volume of ceramic matrix with quartz filler. However, it is important to note that electroconductive «bridges» are contacts between individual agglomerates of TEG, and not contacts in the electroconductive agglomerate itself.
The influence of various silica fillers on the porosity and electrical resistivity of EGCCM has been investigated. The effect of changing the volume of crystalline silica in the process of polymorph transformations on the electrical resistance of the composite has been experimentally testified. The impact of triple heating/cooling on the nature of resistance dependence on temperature has been experimentally investigated. The rational technological parameters for production of materials with positive (PTCR aR = 0,01773) and negative (NTCR aR = -0,00121) temperature coefficient of resistance have been defined.
 
Date 2015-07-15T09:55:10Z
2015-07-15T09:55:10Z
2014-12-18
2014-12-18
 
Type Article
 
Identifier Мельник О. Дослідження температурного коефіцієнта опору графіт-керамічних композиційних матеріалів із кварцовим наповнювачем різної дисперсності / О. Мельник, О. Гутніченко // Вісник ТНТУ — Тернопіль : ТНТУ, 2014. — Том 76. — № 4. — С. 102-114. — (Механіка та матеріалознавство).
1727-7108
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/123456789/5734
Mel'nyk O. Investigation of the temperature coefficient resistance of graphite composite ceramic materials with different dispersion quartz filler / O. Mel'nyk, O. Gutnichenko // Bulletin of TNTU — Ternopil : TNTU, 2014. — Volume 76. — No 4. — P. 102-114. — (Mechanics and materials science).
 
Language uk
 
Relation 1. Fournier, J. Positive temperature coeficient effect in carbon black/epoxy polymer composites [Text] / J. Fournier, G. Boiteux, G. Seytre // Journal of materials science letters 16 (1997) 1677–1679.
2. Park, K. Characteristics of porous BaTiO3-based PTC thermistors fabricated by adding graphite powders [Text] / K. Park // Materials Science and Engineering B107 (2004) 19–26.
3. Мельник, О.Л. Перспективи та проблеми розробки та використання композиційних матеріалів з п’єзорезистивним ефектом [Текст] / О.Л. Мельник // Вісник Житомирського державного університету. Серія: технічні науки. – 2012. –No4(63). – С.19–28.
4. Кубрак, Ю.О. Тензоперетворювач для вимірювання лінійних деформацій: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.11.01 [Текст] / Ю.О. Кубрак. – К., 2008. – 23 с.
5. Вплив матеріалу матриці на електричні властивості композиційних матеріалів [Текст] / В.А. Курка, К.В. Кириленко, А.В. Лабенський, В.Я. Петровський // Керамика: наука и жизнь, 2011. – No2(12).
6. Nicodemo, L. Temperature Effect on the Electrical Resistivity of Metal/Polymer Composites [Text] / L. Nicodemo, L. Nicolais, G. Romeo and E. Scafora // Polymer engineering and science, march, 1978, Vol. 18, No3.
7. Мельник, О.Л. Обгрунтування використання об’ємних змін при поліморфних перетвореннях кремнезему для зміни електричних властивостей в композиційних матеріалах [Текст] / О.Л. Мельник // Вісник Житомирського державного університету. Серія: технічні науки. – 2013. – No2(65) – С.19–28.
8. Каолины Украины. Справочник [Текст]; под. ред. Ф.Д. Овчаренко. – Киев.: Наукова думка, 1982. – 442 с.
9. Юшкевич, М.О. Технология керамики [Текст] / М.О. Юшкевич, М. И. Роговой. – М.: Издательство литературы по строительству, 1969. – 339 с.
10. Aramaki, S. Journal Am. Ceram. / S. Aramaki, R.Roy // Soc. 42 (1959) 644.
11. Калашникова, М.Ю. Дериватографическое исследование изделий из терморасширенного графита [Текст] / М.Ю. Калашникова // Вестник ПГТУ. Проблемы современных материалов и технологий. – 2001. – Вып. 7. – С.82–91.
12. Уплотнения из терморасширенного графита: условия безопасного применения в среде жидкого и газообразного кислорода [Текст] / М.Ю. Белова, О.Ю. Исаев, А.С. Розовский, В.М. Смирнов // Арматуростроение. – 2006. – No 2(41). – С.70–75.
13. Шамшуров, А.В. Технология низкообжиговой тротуарной плитки на основе кварцевых пород: дис. ... канд. техн. наук: 05.17.11 [Текст] / А.В. Шамшуров. – Бел., 2004. – 174 с.
14. Пряшников, В.П. Система кремнезема [Текст] / В.П. Пряшников. – Л.: Стройиздат. 1971. – 237 с.
15. Santo Zarnik, M. The warm-up and offset stability of a low-pressure piezoresistive ceramic pressure sensor / M. Santo Zarnik, D. Belavic, S. Macek // Sensors and Actuators A: Physical. Volume 158, Issue 2, March 2010, Pages 198–206.
16. Юшкевич, М.О. Технология керамики [Текст] / М.О. Юшкевич, М.И. Роговой. – М.: Издательство литературы по строительству, 1969. – 339 с.
1. Fournier, J. Positive temperature coeficient effect in carbon black/epoxy polymer composites [Text] / J. Fournier, G. Boiteux, G. Seytre // Journal of materials science letters 16 (1997) 1677–1679.
2. Park, K. Characteristics of porous BaTiO3-based PTC thermistors fabricated by adding graphite powders [Text] / K. Park // Materials Science and Engineering B107 (2004) 19–26.
3. Melnyk, O.L. Perspektyvy ta problemy rozrobky ta vykorystannia kompozytsiinykh materialiv z piezorezystyvnym efektom [Text] / O.L. Melnyk // Visnyk Zhytomyrskoho derzhavnoho universytetu. Serie: tekhnichni nauky. – 2012. –No4(63). – P.19–28.
4. Kubrak, Yu.O. Tenzoperetvoriuvach dlia vymiriuvannia liniinykh deformatsii: avtoref. dys. ... kand. tekhn. nauk: 05.11.01 [Text] / Yu.O. Kubrak. – K., 2008. – 23 p.
5. Vplyv materialu matrytsi na elektrychni vlastyvosti kompozytsiinykh materialiv [Text] / V.A. Kurka, K.V. Kyrylenko, A.V. Labenskyi, V.Ya. Petrovskyi // Keramyka: nauka y zhyzn, 2011. – No2(12).
6. Nicodemo, L. Temperature Effect on the Electrical Resistivity of Metal/Polymer Composites [Text] / L. Nicodemo, L. Nicolais, G. Romeo and E. Scafora // Polymer engineering and science, march, 1978, Vol. 18, No3.
7. Melnyk, O.L. Obhruntuvannia vykorystannia obiemnykh zmin pry polimorfnykh peretvorenniakh kremnezemu dlia zminy elektrychnykh vlastyvostei v kompozytsiinykh materialakh [Text] / O.L. Melnyk // Visnyk Zhytomyrskoho derzhavnoho universytetu. Serie: tekhnichni nauky. – 2013. – No2(65) – P.19–28.
8. Kaoliny Ukrainy. Spravochnik [Text]; pod. red. F.D. Ovcharenko. – Kiev.: Naukova dumka, 1982. – 442 p.
9. Iushkevich, M.O. Tekhnolohiia keramiki [Text] / M.O. Iushkevich, M. I. Rohovoi. – M.: Izdatelstvo literatury po stroitelstvu, 1969. – 339 p.
10. Aramaki, S. Journal Am. Ceram. / S. Aramaki, R.Roy // Soc. 42 (1959) 644.
11. Kalashnikova, M.Iu. Derivatohraficheskoe issledovanie izdelii iz termorasshirennoho hrafita [Text] / M.Iu. Kalashnikova // Vestnik PHTU. Problemy sovremennykh materialov i tekhnolohii. – 2001. – Iss. 7. – P.82–91.
12. Uplotneniia iz termorasshirennoho hrafita: usloviia bezopasnoho primeneniia v srede zhidkoho i hazoobraznoho kisloroda [Text] / M.Iu. Belova, O.Iu. Isaev, A.S. Rozovskii, V.M. Smirnov // Armaturostroenie. – 2006. – No 2(41). – P.70–75.
13. Shamshurov, A.V. Tekhnolohiia nizkoobzhihovoi trotuarnoi plitki na osnove kvartsevykh porod: dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.17.11 [Text] / A.V. Shamshurov. – Bel., 2004. – 174 p.
14. Priashnikov, V.P. Sistema kremnezema [Text] / V.P. Priashnikov. – L.: Stroiizdat. 1971. – 237 p.
15. Santo Zarnik, M. The warm-up and offset stability of a low-pressure piezoresistive ceramic pressure sensor / M. Santo Zarnik, D. Belavic, S. Macek // Sensors and Actuators A: Physical. Volume 158, Issue 2, March 2010, Pages 198–206.
16. Iushkevich, M.O. Tekhnolohiia keramiki [Text] / M.O. Iushkevich, M.I. Rohovoi. – M.: Izdatelstvo literatury po stroitelstvu, 1969. – 339 p.
 
Rights © „Вісник Тернопільського національного технічного університету“
 
Coverage Тернопіль
 
Publisher Тернопiльський національний технiчний унiверситет iменi Iвана Пулюя