Пластмасса проводит ли ток: Новый пластик проводит электричество | Компьютерра

Содержание

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 2000 ГОДА. ПЛАСТИК ПРОВОДИТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Алан Мак-Диамид.

Хидеки Шикава.

Молекула полиацетилена имеет форму цепочки углеродных атомов (черные шарики), соединенные одинарными и двойными связями друг с другом и одинарными — с атомами водорода (светлые шарики).

Когда в молекулу встраиваются дополнительные протоны (шарики сбоку), в цепочке возникает распределенный положительный заряд.

Всем известно, что пластические материалы электричества не проводят. Из них делают покрытие проводов и кабелей, монтажные панели для электронных схем и другие изоляторы. Однако модифицированные пластики оказались способными проводить электричество. Химики Алан Хигер, директор Института полимеров и твердых органических соединений Калифорнийского университета, г. Санта-Барбара, Алан Мак-Диамид, профессор Пенсильванского университета, США, и Хидеки Шикава, профессор Института материаловедения, г. Цукуба, Япония, были удостоены Нобелевской премии по химии за 2000 год за открытие и совершенствование проводящих полимеров.


Пластики представляют собой полимеры, молекулы которых вытянуты в цепочки. В полимере, способном проводить электрический ток, имеются атомы углерода, соединенные попеременно двойными и одинарными связями. В каждой из этих связей имеется либо лишний электрон, либо вакансия — отсутствующий электрон. Когда к молекуле подсоединяются дополнительные изотопы, вакансии и электроны получают возможность двигаться в противоположных направлениях вдоль молекулы полимера — возникает электрический ток.


Исследования, начатые в конце семидесятых годов Хигером, Мак-Диамидом и Шикавой, довольно быстро привели к созданию целого класса проводящих полимеров, уже нашедших широкое применение в технике, физике и химии. Из них делают фото- и кинопленки, покрытия экранов телевизоров и компьютерных мониторов (они не электризуются и перестают собирать пыль), оконные стекла, задерживающие слишком яркий солнечный свет. Полимеры, имеющие свойства полупроводников, уже применяются в светодиодах, солнечных батареях, дисплеях мобильных телефонов, портативных компьютеров и телевизоров.


Достижения в области химии проводящих полимеров вызовут бурное развитие молекулярной электроники. В перспективе транзисторы и другие элементы электронных схем будут уменьшены до размеров отдельных молекул. Это позволит сильно увеличить их быстродействие и собрать мощный компьютер в объеме наручных часов.

Что позволяет электричеству течь?

Электричество прекрасно передается по медному проводу, но сразу же останавливается, встретив на своем пути резиновую трубку. Так уж устроена природа — некоторые вещества являются хорошими проводниками, в то время как другие блокируют даже самые слабые электрические токи. Возможность протекания электрического тока в веществе определяется его атомным строением. Чем беспрепятственнее перемещаются электроны в конкретном материале, тем лучше он проводит электрический ток.

Проводники, а к ним относятся главным образом металлы, такие, как железо, никель серебро и медь, содержат так называемые свободные электроны. Не привязанные к определенному атому, эти электроны хаотически перемещаются по проводнику, переходя с орбиты одного атома на орбиту другого. Однако, когда проводник подсоединен к батарее, электрическое поле преобразует это хаотическое движение электронов в устойчивый поток. Именно поэтому металлы являются превосходными переносчиками электричества.

В отличие от проводников, изоляторы содержат очень мало свободных электронов или не содержат их совсем. Атомы таких материалов как кожа, стекло, пластмасса и резина, удерживают свои электроны, так сказать, на коротком поводке. Отсутствие «беспризорных» заряженных частиц в изоляторах препятствует протеканию в них электрического тока.

Атомы проводников

имеют один или несколько свободных электронов. Такие электроны уходят с фиксированной околоядерной орбиты и медленно дрейфуют через окружающую их атомную структуру. Когда свободные электроны движутся организованно, они пере носят электричество.

Атомы изоляторов

практически не имеют свободных электронов, так как все электроны этих атомов остаются крепко связанными со своими ядрами. По этой причине изоляторы очень плохо проводят электрический ток или не проводят его совсем.

Электрический ток в проводнике

Когда проводник подсоединен к электрической батарее, электроны (голубые шарики) начинают упорядоченно перемещаться по направлению к ее положительному полюсу, создавая электрический ток.

Отсутствие электрического тока в изоляторе

Электроны изолятора прочно привязаны к положительно заряженным ядрам. Даже в том случае, когда изолятор подсоединен к электрической батарее, электроны остаются на своих местах и ток не течет.

Длинное замыкание — Новые Округа

Вода — отличный проводник тока. А гибнет ли рыба, при попадании молнии в озеро? Да! Но только если рыбеха «зазевалась» и оказалась у места «входа» молнии в воду. В остальных случаях водные обитатели и не почувствуют ничего. Поскольку благодаря прекрасной проводимости воды ток рассеивается, не причиняя вреда. Фото: SHUTTERSTOCK

Ученые из Троицка пытаются ответить на вопросы читателей и объяснить, почему некоторые явления происходят именно так и никак иначе.

XXI век… А все равно в приметы веришь. Сирень зацвела — похолодает, дожди и грозы начнутся. Поэтому с прогулками у воды будьте осторожны: во время грозы она — прекрасный проводник тока. Почему? На этот и другие вопросы ответил руководитель отдела Института спектроскопии РАН в Троицке, заведующий кафедрой теоретической физики МПГУ Андрей Наумов.

Вся ли вода прекрасно проводит электрический ток?

Как оказалось, нет! Абсолютно чистая вода проводить ток не будет, потому что в ней нет солей и примесей. Они-то и виновники всего.

— Если, например, добавить в обычную воду поваренную соль (NaCl), то она распадется на положительно заряженный ион натрия и отрицательно заряженный ион хлора. Они — носители электрического тока, — объясняет Андрей Наумов.

А если не добавлять… Вот, например, родниковая вода. Она же чистейшая! Но, как оказалось, нет. И по своей электропроводимости ни в чем не уступит воде, которая льется у нас из-под крана.

Понятно, что и вода в реке — хороший электропроводник. И с морем все ясно. Оно богато на соли и примеси. И, что самое интересное, артезианская вода, которая считается чистой, безопасной и добывается из подпочвенного слоя, тоже их совсем не лишена. Остается вопрос. Абсолютно чистая вода вообще существует?

— Ею с некоторой натяжкой можно назвать дистиллированную воду, — продолжает Андрей Наумов.

Она почти полностью очищена от различных примесей. И ток проводить не будет. Получить ту самую абсолютно чистую воду очень сложно. Она является прекрасным растворителем.

А вот от кого такой чистоты не ожидаешь, так это от дождика! Дождевая вода очень плохо проводит электрический ток, потому что по своим свойствам она схожа с дистиллированной. К слову, то, что происходит с ней в природе: испарение, а потом конденсация — это и есть процесс дистилляции.

Почему есть короткое замыкание, а длинного не бывает?

Если вы зададите такой вопрос электрику, то он очень сильно рассмеется и воскликнет: «Да не бывает же такого!» А все потому что дело здесь вовсе не в электричестве, а в термине.

— Как он появился, доподлинно неизвестно, — говорит Андрей Наумов.

Но предположения есть. И прежде чем понять значение, вспомним, что такое напряжение. Представьте розетку, от которой протянуты два провода. По одному идут положительно заряженные частицы, по другому — отрицательно. Провода находятся близко друг к другу. И замыкание начнется тогда, когда они перетрутся между собой, а разнозаряженные частицы соприкоснутся, то есть выйдут наружу и встретятся. Так как расстояние между проводами короткое, значит, и замыкание такое. Чтобы получилось длинное, частицам нужно «пройти» большое расстояние. А такое просто невозможно.

— Можно еще предположить, что сам процесс замыкания ограничен по времени. Поэтому оно и короткое, — думает Андрей Наумов.

Почему металлические предметы холодные, а пластмассовые — теплые?

Мы, предметы, вещества — все умеет «принимать» тепло и проводить его по телу. Так же и металл с пластмассой.

— Существуют и соответствующие термины. Теплопроводность (энергия идет от более нагретой части тела к менее нагретой) зависит от того, насколько хаотично в веществе двигаются частицы (атомы, молекулы, электроны). Теплоемкость помогает понять, сколько теплоты поглощает тело во время нагревания, — рассказывает Андрей Наумов.

Так устроена природа: металлы проводят тепло быстрее, чем пластмасса. А вот теплоемкость у них меньше.

— Когда мы прикасаемся к металлу с температурой 25 градусов Цельсия рукой (более нагретым телом), тепло быстро распространяется по всему объему материала. Мы «ощущаем» температуру металла, меньшую по сравнению с температурой руки. В случае с пластиком теплота не успевает «отводиться». Температура становится близкой нам, пластмасса кажется теплой, — объяснил ученый.



Post Views:
1 463

Физика 8 класс. Проводники и диэлектрики. Электрический ток в металлах и электролитах :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ

Проводник — это тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля.
В проводниках возможно возникновение электрического тока под действием приложенного электрического поля.
Все металлы, растворы солей и кислот, влажная почва, тела людей и животных — хорошие проводники электрических зарядов.

___

Изолятор ( или диэлектрик ) — тело не содержащее внутри свободные электрические заряды.
В изоляторах электрический ток невозможен.
К диэлектрикам можно отнести — стекло, пластик, резину, картон,

воздух. тела изготовленные из диэлектриков называют изоляторами.
Абсолютно непроводящая жидкость – дистиллированная, т.е. очищенная вода,
(любая другая вода (водопроводная или морская) содержит какое-то количество

примесей и является проводником)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В МЕТАЛЛАХ

В металле всегда существует большое количество свободных электронов.
Электрический ток в металлических проводниках — это упорядоченное движение свободных электронов под действием электрического поля, создаваемого источником тока.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ

Электрический ток могут проводить растворы солей и кислот, а также обычная вода ( кроме дистиллированной).
Раствор, способный проводить электрический ток, называется электролитом.
В растворе молекулы растворяемого вещества под действием растворителя

превращаются в положительные и отрицательные ионы. Ионы

под действием приложенного к раствору электрического поля могут перемещаться:

отрицательные ионы — к положительному электроду, положительные

ионы – к отрицательному электроду.
В электролите возникает электрический ток.
При прохождении тока через электролит на электродах выделяются чистые вещества, содержавшиеся в растворе. Это явление называется электролизом.
В результате действие электрического тока в электролите происходят необратимые химические изменения, и для дальнейшего поддержания электрического тока его необходимо

заменить на новый.

ИНТЕРЕСНО …

В 17 веке после того как Уильям Гильберт установил, что многие тела обладают

способностью электризоваться при их натирании, в науке считалось, что все тела по отношению

к электризации делятся на два вида: на способные электризоваться при трении,

и на тела, не электризующиеся при трении.
Только в первой половине 18 века было установлено, что некоторые тела обладают, кроме того, способностью распространять электричество. Первые опыты в этом направлении были проведены английским физиком Греем. В 1729

г. Грей открыл явление электрической проводимости.

Он установил, что электричество способно передаваться от одних

тел к другим

по металлической проволоке. По шелковой же нити электричество

не распространялось.

Именно Грей разделил вещества на проводники

и непроводники электричества.

Только в 1739г. было окончательно установлено,

что все тела следует делить на проводники и диэлектрики.
___

К началу 19 века стало известно, что разряд электрических рыб

проходит через металлы,

но не проходит через стекло и воздух.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

Гальваностегия.

Покрытие предметов слоем металла при помощи электролиза называется гальваностегией. Металлизировать можно не только металлические предметы, но и

предметы из дерева, листья растений, кружева, мертвых насекомых.

Сначала надо сделать эти предметы жесткими, а для этого подержать

их некоторое время в расплавленном воске.
Затем равномерно покрыть слоем графита ( например, потерев карандашным

грифелем), чтобы сделать их проводящими и опустить в качестве

электрода в гальваническую ванну с электролитом, пропуская через

него некоторое время эл. ток. Через какое-то время на этом электроде выделится металл, содержащийся в растворе, и равномерно покроет предмет.

Археологические раскопки, относящиеся к временам Парфянского

царства, позволяют допустить,
что уже две тысячи лет тому назад производилось гальваническое золочение и серебрение изделий!
Об

этом говорят и находки, сделанные в гробницах египетских фараонов.

Устали? — Отдыхаем!

Электрический ток | Энергетика

Электричество окружает современного человека повсюду — от зажигалки до спутниковой космической связи. И сегодня уже никто не может себе представить, что когда-то всего этого не было. Все бытовые электроприборы (телевизоры, радио, транспорт, компьютеры и т.д.) работают на электричестве.

Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля. В твердых веществах (металлах и др.) — это электроны, в жидких (электролитах) — ионы (анионы и катионы), в плазме и газах — электроны и положительные ионы, в полупроводниках — электроны и так называемые дырки.
В электрических проводниках скорость распространения электрического поля примерно равна скорости света» поэтому принято считать, что электрический ток распространяется практически мгновенно, хотя сами заряженные частицы движутся гораздо медленнее (например, в металлах их скорость равна нескольким миллиметрам в секунду).
Однако далеко не все вещества свободно пропускают через себя электроны. По этому признаку все вещества делятся на проводники и изоляторы: проводники — это те вещества, которые проводят электрический ток, изоляторы же обладают низкой проводимостью.
Лучше всех проводят ток металлы (хорошим проводником электрического тока являются медные и алюминиевые провода), а такие вещества, как стекло, фарфор, керамика, резина, различные пластмассы, практически не пропускают электрический ток. Из металлов изготавливают токоведущие части проводов с непроводящей изоляцией.
Одной из важных характеристик электрического тока является электрическое сопротивление, которое ему оказывают проводники (измеряется в омах — Ом). Дело в том, что, начав свое движение под действием электрического поля, электроны в проводнике сталкиваются с нейтральными атомами, которые они вынуждены « расталкивать», заставляя быстрее двигаться, тем самым вызывая нагрев. Это свойство широко используется в современной технике (например, в обычной электрической лампочке накаливания). Электроны, проходя через ее спираль, обладающую значительным сопротивлением, нагревают лампочку до такой степени, что она излучает видимый свет. На этом же принципе основана работа всех электронагревательных приборов и некоторых видов электрических печей.

Виды и применение пластмасс

Пластмасса — это высокопрочный, эластичный материал, который при нагревании становится мягким и пластичным. В этот промежуток времени из нее можно слепить практически все что угодно. После остывания изделие вновь становится твердым.

 

 

Краткая история появления

Считается, что первооткрывателем пластмассы был британский изобретатель Паркс.   В 1855г. он решил чем-нибудь заменить материал бильярдных шаров. В то время они состояли из слоновой кости.

Он смешал масло камфорного дерева, нитроцеллюлозу (хлопок + азотная и серная кислота) и спирт. При нагревании получил однородную жидкую смесь, которая при охлаждении застыла и стала твердой. Это и была первая разновидность пластмассы, полученная искусственным путем из природных и химических материалов.

И только через сто лет в 1953г. немецкий профессор Штаудингер открыл синтетическую макромолекулу (молекула с очень большим количеством атомов и большой массой). Она то и стала базовой прародительницей для получения разнообразных видов промышленного пластика.

 Если не вдаваться в научные подробности, новые виды пластмасс создаются следующим образом: в макромолекуле, особым образом, меняют расположение звеньев малых молекул. Эти цепочки называются полимерами. От этих «перестроений» рождаются материалы с определенными физико-механическими характеристиками.

Химики всего мира сразу, после этого открытия, стали выстраивать из этих кубиков трансформеров конструкции с ранее невиданными свойствами.

 

 

 

Свойства

Изделия из пластмасс имеют следующие особенности:

 

 

1. Для дизайнеров и инженеров это тот материал, из которого можно изготавливать самые сложные по форме конструкции.
2. Отличаются экономичностью в сравнении с аналогичными продуктами из других материалов. Малые энергетические затраты при производстве. Простота формовки.
3. Почти все виды пластика не нуждаются в покраске, так как они имеют свои различные цветовые гаммы.
4. У них небольшой вес.
5. Обладают высокой эластичностью.
6. Являются отличными диэлектриками (т.е. практически не проводят электрический ток).
7. Обладают низкой теплопроводностью (отличные теплоизоляторы).
8. У материалов высокий коэффициент шумоизоляции.
9. Не подвержены, в отличие от металлов коррозии.
10. Имеют хорошую устойчивость к перепадам дневных и межсезонных температур.
11. У пластиков высокая стойкость ко многим агрессивным химическим средам.
12. Они могут выдержать большие механические нагрузки. 

 

 

Применение пластмасс

Пластмассы прекрасно могут заменять функции многих, более дорогих в изготовлении, металлических, бетонных или деревянных изделий.  И в промышленности и в быту этот материал используется повсеместно.

1. На наземном, морском и авиационном транспорте применение пластмассовых частей и деталей машин существенно снижает их вес и стоимость.

2. В машиностроении из пластика изготавливают: технологическую оснастку; подшипники скольжения; зубчатые и червячные колеса; детали тормозных устройств; рабочие емкости и прочее.

3. В электротехнике многие виды пластмасс используют для производства корпусов приборов, изоляционного материала и др.

4. В строительстве применяют сделанные из пластика несущие конструкции, отделочные и кровельные материалы, вентиляционные устройства, навесы, панели, двери, окна, рабочий инструмент и др.

5. В сельском хозяйстве из пластиковых полупрозрачных листов сооружают теплицы.

6. В медицине большинство аппаратов и приборов состоят из пластмассовых частей и деталей. А многие человеческие органы чаще всего заменяют их пластиковыми аналогами.

7. В быту полно изделий из пластика. Это — посуда, телевизоры, компьютеры, мобильные телефоны, обувь, одежда и др.    

 

 

 

Маркировка пластмасс

Умение правильно расшифровывать буквенную маркировку пластика необходимо хотя бы для того, чтобы не нанести непоправимый вред здоровью при пользовании изделиями из этого материала.

Некоторые виды пластика способны медленно разрушать организм человека. Отказаться от них полностью мы не сможем, но уменьшить отрицательное влияние вполне реально.

Внимательно изучайте товар, который планируете купить. Производитель обязан маркировать свои изделия. Если специальное обозначение отсутствует — это должно вас насторожить.

Сами пластмассы не являются канцерогенами, а ими могут быть некоторые вещества в них содержащиеся. Они добавляются производителями для получения тех или иных свойств материала.

Определиться с типом пластика возможно, если на изделии имеется соответствующая маркировка. Обозначение часто наносят в виде треугольника, стороны которого состоят из трех стрелок. Под фигурой – аббревиатура, а внутри – цифра. На промышленных продуктах маркировка обычно выштамповывается в своеобразных скобках. Например, это может выглядеть так: >PC<, >PUR<,  >PP/EPDM<, и др.

 

 

 

Виды и применение пластмасс

Разновидности пластика и их сфера применения основываются на том, какие полимеры являются базовыми – синтетические или природные. Эти материалы могут быть в виде термопластичных пластмасс (обратимыми по форме) и термореактивными (необратимыми).

Самыми распространенными в производстве и в быту являются следующие виды:

(1) PET или PETE – лавсан (полиэтилентерефталат). Чаще всего используется при изготовлении упаковок, обивок и одноразовых стаканчиков для холодных напитков. Не рекомендуется повторное применение и изготовление из него детских игрушек.

 

 

(2) HDPE или PE HD  – так обозначается полиэтилен высокой плотности и полиэтилен низкого давления. Используют при изготовлении пластиковых пакетов, пищевых контейнеров, посуды, тары для моющих средств, ненагруженных деталей оборудования, покрытий, футляров и фольги. Относительно безопасен, но может выделять токсичное вещество (формальдегид).

 

 

(3) PVC или V — это маркировка поливинилхлорида (или просто — ПВХ). Используется только в технических целях при производстве химического оборудования, различных деталей, элементов напольных покрытий, изоленты, жалюзи, мебели, окон, труб и тары. Эти виды пластмасс при сжигании выделяют много ядовитых веществ. 

 

 

(4) LDPE или PEBD – обозначение полиэтилена низкой плотности и высокого давления. Из него изготавливают пакеты, брезент, мусорные мешки, компакт-диски и линолеум. Относительно безопасен для человека, но вреден в плане экологии.  

 

 

(5) PP – маркировка полипропилена. Используют для изготовления детских игрушек, пищевых контейнеров, упаковок и медицинских шприцов. Идеальный материал для труб, элементов холодильного оборудования и деталей в автомобильной промышленности. Практически безвреден, хотя в некоторых случаях может выделяться формальдегид – ядовитый для здоровья человека газ. 

 

 

(6) PS – полистирол. Из него изготавливают сэндвич-панели, теплоизоляционные строительные плиты, оборудование, изоляционные пленки, стаканчики, чашки, столовые приборы, пищевые контейнеры, лоточки для различных видов продуктов. Не рекомендуется для повторного использования. В случае горения выделяет ядовитый стирол.

 

 

(7) O или OTHER– полиамид, поликарбонат и другие виды пластмасс. Используют в производстве точных деталей машин, радио- и электротехники, аппаратуры, а также при изготовлении бутылок для воды, игрушек, бутылочек для детей и упаковок. При частом нагревании или мытье выделяют вещество (бисфенол А), ведущее к гормональным сбоям в человеческом организме.

 

 

В строительстве часто используют следующие виды пластика:

Полимербетон. Это композиционный материал, созданный на основе термореактивных полимеров на основе эпоксидной смолы. Хрупкость этого пластика нивелируется волокнистыми наполнителями – стекловолокном и асбестом. Полимербетон применяется при изготовлении конструкций, стойких к различным агрессивным средам.

 

 

Стеклопластик – листовой материал из тканей и стеклянных волокон, связанных полимером.

 

 

• Напольные материалы – это разные виды вязких жидких составов на основе полимеров и рулонные покрытия. Широко применяется в строительстве поливинилхлоридный линолеум. Он обладает хорошими теплозвукоизоляционными показателями.

 

 

К термореактивным видам пластмасс относятся:

Фенопласт. Применяется для изготовления вилок, розеток, пепельниц корпусов сотовых телефонов, радиоприборов и изделий галантереи.

 

 

Аминопласты. Используют в производстве электротехнических деталей, клея для дерева, пенистых материалов, галантереи и тонких покрытий для украшений.

 

 

Стекловолокниты. Они чаще всего, применяются в машиностроении для изготовления крупногабаритных изделий несложных форм (лодок, кузовов автомобилей, корпусов приборов и пр.) и силовых электротехнических деталей.

 

 

Полиэстеры – на их основе создают части автомобилей, спасательные лодки, корпусы летательных аппаратов, кровельные плиты для крыш, мебель, мачты для антенн, плафоны ламп, удочки, лыжи и палки, защитные каски и др.

 

 

Эпоксидная смола — применяется как изоляционный материал: в трансформаторах, электромашинах и приборах, в радиотехнике (для печатных схем) и при производстве телефонной арматуры.

 

 

 

Производство

Основным сырьем при производстве пластмасс является этилен. С его помощью получают полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

Нарушение технологии режима полимеризации, ухудшает качество готовой продукции. В ней могут появиться поры в виде пузырьков и разводов. Существуют следующие виды пористости пластмассы: гранулярная, газовая и пористость сжатия. Такие дефекты недопустимы при изготовлении продуктов, влияющих на здоровье человека, например съемных протезов. Для их изготовления используются базисные пластмассы (самотвердеющие, при смешивании специального порошка и жидкости, материалы).

Существует несколько основных технологий производства пластмассовых изделий:

1. Технология выдувания. Хорошо разогретая формовочная масса заливается в открытую опоку, после чего ее герметично закрывают. Затем туда подается сжатый воздух, который распыляет горячий пластик по стенкам заданной формы.
2. Формовка посредством вакуума (процесс изготовления проводится с перепадами воздушного давления).
3. Технология литья. Жидкая пластмасса заливается в специальные емкости, в которых происходит охлаждение и формовка материала.
4. Метод экструзии. Размягченную пластичную массу, продавливают через специальные отверстия в приспособление, которое формирует готовое изделие.
5. Прессование. Это самый распространенный способ получения продукции из термоактивных пластмасс. Формование выполняется в специальных опоках под воздействием высокого давления и температуры.

 

Тонет ли пластик в воде?

По поведению пластика в воде можно определить его вид.

 Плотность воды известна – 1,10 г/куб.см. Для разных видов пластмасс она варьируется от 0,90 г/куб.см до 2,21 г/куб.см.

Легче воды только:

1. Полипропилен (0,90 г/куб.см).
2. Полиэтилен высокого давления (0,92 г/куб.см).
3. Полиэтилен низкого давления (0,96 г/куб.см).

Только эти виды пластика будут плавать, остальные пойдут ко дну.

Одним из самых тяжелых видов пластика является фторопласт с плотностью — 2,20 г/куб.см.

 

 

Новая пластмасса может проводить электрический ток

Недавно обнаруженный метод сделает возможным создание целого ряда пластмассы нового вида с металлическими или даже сверхпроводимыми свойствами.

Пластмасса обычно проводит электричество так слабо, что она используется, как правило, для изоляции электрического кабеля. Но, установив тонкий слой металла на пластиковый лист и смешивая это превратив в полимерную поверхность при помощи ионного луча, австралийские исследователи показали, что метод может быть использован для производства дешевых, прочных, гибких и проводящих ток пластиковых оболочек.

Исследование было опубликовано в журнале ChemPhysChem исследовательской группой под руководством профессора Поля Мередита (Paul Meredith) и профессора Бэна Поуэлла (Ben Powell) в Университете Куинслэнда. Ионные лучевые методы широко используются в промышленности микроэлектроники для приспособления удельной электропроводности таких полупроводников как, например, кремний, но попытки применять этот процесс относительно пластиковых оболочек проделывались с ограниченным успехом еще с 1980 года. Но теперь все по-другому.

«Научно-исследовательской группе удалось при помощи ионного луча настроить свойства пластиковой оболочки так, чтобы она проводила электричество подобно металлам, использованным в электрических проводах и даже действовать так, как сверхпроводник и проводить электрический ток без сопротивления при условии охлаждения и достаточном снижении температуры» – сообщил профессор Мередит.

Для того, чтобы продемонстрировать потенциальное применение этого нового материала, группа физиков произвела электрические термометры сопротивления, которые соответствуют промышленным стандартам. Протестированный для сравнения с термометром сопротивления платинового стандарта, новый термометр дал такие же или даже лучшие результаты, показав превосходную точность.

«Этот материал так интересен, поскольку мы можем использовать все желательные аспекты полимеров – механическая гибкость, надежность в эксплуатации и низкая стоимость – и к этим всем достоинствам добавить хорошую электрическую удельную электропроводность, что естественным образом не связанно с пластмассой» – сообщил профессор Миколич. «Это открывает новые пути к получению пластиковой электроники».

Специалисты заявляют, что самым восхитительным в этом открытии является точная настроенность способности оболочки проводить или сопротивляться потоку электрического тока. Это открывает широкий потенциал для полезных применений.

«Фактически, мы можем поменять электрическое удельное сопротивление больше на 10 порядков величины, что говорит о наличии у нас десятимиллиардного выбора для регулирования состава во время производства пластиковой оболочки. В теории, мы можем сделать пластмассу, которая не проводит электричество совсем или, так же как металлы» – отметил доктор Стефенсон.

Эти новые материалы могут легко быть произведены оборудованием, обычно используемым в промышленности микроэлектроники и значительно более терпимы к воздействию кислорода по сравнению со стандартными полупроводящими полимерами.

В комплексе эти преимущества полимерной оболочки обработанной ионным лучом могут стать светлым будущим в современной разработке мягких материалов для применения их в пластиковой электронике – слияние технологий настоящего и будущего.

Оригинал (на англ. языке): Physorg Перевод: М. Гончар

Компания Apple решила создать ноутбуки, которые бы работали на водородном топливе. По мнению специалистов компании, новая технология продлит срок работы ноутбуков без подзарядки до нескольких недель. Корпорация-гигант Apple уже получила несколько патентов на использование в ноутбуках топливных батарей, работа которых основана на водороде. Представители американского Бюро по патентам и товарным знакам сообщили, что инновационная топливная технология позволит пользователям не подзаряжать свои компьютеры

 

Представьте себе материал, который прочнее чем сталь, но гибкий как пластмасса и способен принимать, по-видимому, бесконечный ряд форм. На протяжении целых десятилетий ученые пытались найти такую идеальную субстанцию, которая могла бы принимать различные сложные формы с той же легкостью что и пластмасса

 

Автомобили с двумя двигателями: электрическим и внутреннего сгорания все чаще начинают сходить с производственных конвейеров. Но возможно ли сделать такой же гибридный самолет? Этим и занялись исследователи из Кембриджского университета совместно компанией Boeing. Для создания гибридного самолета, инженеры использовали четырехтактный двигатель внутреннего сгорания от Honda и заказной электрический.

Insights on Conductive Plastics

Overview

Большинство пластмасс по своей природе являются электроизоляционными материалами, они не проводят электричество. В некоторых приложениях придание электропроводности добавляет значительную ценность и полезность. Например, придание пластмассам электропроводности дает возможность электростатической покраски автомобильных бамперов, снижает улавливание пыли от формованных изделий домашнего обихода и облегчает изготовление некоторых типов пластиковых пленок; уменьшение «телескопирования» или создания и накопления статического электричества. 4 Ом-см.4 Ом-см.

Стератные присадки обычно используются для достижения уровней антистатических характеристик. Технический углерод и специальные добавки часто используются для достижения характеристик электростатического разряда. Чтобы добиться такого уровня проводимости, необходимы металлические порошки или проволока. В этой аналитической статье Modern Dispersions основное внимание будет уделено соединениям, используемым для достижения характеристик электростатического разряда, и важности дисперсии для достижения электропроводности.

Факторы, влияющие на проводимость

На проводимость пластиковых компаундов влияет множество факторов, в том числе собственная проводимость пластика, уровень дисперсии, достигаемый для проводящей добавки, собственная проводимость добавки и приложенный электрический потенциал.В случае антистатических соединений механизм проводимости — это поверхностная проводимость через мостики, образованные между молекулами воды, которые абсорбируются на поверхности полимера, благодаря использованию поверхностно-активных агентов, таких как производные глицерина.

Для защиты от электростатического разряда в качестве активного ингредиента часто используется технический углерод, а проводимость достигается за счет образования проводящих мостиков через «зону проводимости» перекрывающихся электронных структур, позволяющих перенос электронов.Следовательно, для достижения проводимости с использованием углеродной сажи необходимо наличие достаточного количества углеродной сажи, чтобы образовывать проводящие мостики для электронов.

Перколяция: При использовании для придания электропроводности пластмассам сажа проявляет явление, известное как просачивание, когда уровень сажи достаточен, чтобы вызвать значительное и резкое увеличение электропроводности. По мере увеличения содержания сажи в компаунде пластичный компаунд остается изначально изолирующим, поскольку при увеличении нагрузки проводимость проходит через резкий и резкий рост в очень узком диапазоне концентрации (нагрузки) сажи.Дальнейшее увеличение нагрузки сверх этого порога вызывает небольшое увеличение проводимости. Этот узкий диапазон известен как порог перколяции.

Структура влияет на проводимость: Структура технического углерода, площадь поверхности и нагрузка оказывают значительное влияние на проводимость компаунда. Уравнение Янцена, широко используемая модель, можно использовать для прогнозирования пороговой концентрации перколяции на основе плотности и структуры (CDBP) сажи.3 / г.

Эффективность проводимости углеродной сажи зависит от размера первичных частиц, структуры и пористости. Сажи с мелкими частицами имеют большую площадь поверхности и большую силу притяжения между агрегатами, что приводит к агломератам и псевдо «вторичной структуре». Следовательно, псевдоструктура приводит к более высокой проводимости, чем можно было бы спрогнозировать, основываясь на внутренней структуре образующейся углеродной сажи. Однако эта вторичная структура может вызвать снижение механических свойств и увеличение вязкости расплава.

Идеальный компаунд сажи для промышленных пользователей должен иметь следующие желаемые характеристики:

  • низкий порог перколяции (эффективность)
  • минимальное ухудшение механических свойств
  • минимальное влияние на реологию расплава компаунда
  • низкая влажность компаунда абсорбция (CMA)
  • рентабельность

Достижение желаемого баланса свойств часто требует компромиссов.

Важность качества дисперсии

Учитывая, что проводимость ESD достигается за счет создания мостиков между проводящими добавками, высокое качество дисперсии важно для равномерного распределения проводящих добавок в полимерной матрице и поддержания баланса желаемых свойств. приложение для конечного использования. Содержание технического углерода более 20% часто требуется для достижения характеристик электростатического разряда в большинстве термопластичных смол. На этом уровне нагрузки физические свойства полимера часто ухудшаются, поэтому выбор правильной сажи для придания проводимости, но не ухудшения свойств или обработки, является критическим.Навыки и знания, приобретенные в результате многолетнего опыта, необходимы при разработке соответствующего состава для конкретной смолы и конкретного конечного применения.

Modern Dispersions предлагает семейство продуктов для рынков пластмасс, рассеивающих статическое электричество, и проводящих пластиков. Наши продукты продаются под торговой маркой Real-Stat®. Для получения дополнительной информации о наших продуктах см .:

Пластик в качестве проводника

Гибрид пластика и металла в виде гранулята или нити.На следующем этапе проводящий материал можно снова пластифицировать (размягчить) и применить в качестве печатной платы.
© Фраунгофер IFAM

(PhysOrg.com) — Пластик, проводящий электричество, и металл, который весит не больше пера? Это похоже на перевернутый мир. Тем не менее, исследователям удалось сделать пластик проводящим и одновременно сократить производственные затраты.

Больших контрастов в одном коллективе не найти.Пластик легкий и недорогой, но изолирует электрический ток. Металл эластичен и проводит электричество, но он также дорогой и тяжелый. До сих пор было невозможно совместить свойства этих двух материалов.

IFAM в Бремене (Германия) разработала решение, которое сочетает в себе лучшее из обоих миров, не требуя нового оборудования для обработки компонентов. Самой большой проблемой для исследователей было заставить пластик проводить электричество, поскольку гибриды пластик-металл будут использоваться там, где пластиковые компоненты оснащены печатными платами, например, в автомобилях или самолетах.До сих пор это было возможно только с помощью обходного пути штамповки и гибки металлических листов в сложном процессе, чтобы интегрировать их в компонент.

Новое решение проще: композитный материал. Различные материалы не просто соединяются или соединяются между собой, но смешиваются в специальном процессе, образуя единый материал. В результате этого процесса образуется однородная и мелкоячеистая электропроводящая сеть. Композит обладает желаемой химической стабильностью и малым весом в сочетании с электрической и теплопроводностью металлов.Поскольку в будущем больше не будет необходимости интегрировать металлические печатные платы, а компоненты вскоре можно будет производить за один рабочий этап, затраты на производство и вес материала резко снижаются.

Производители автомобилей и самолетов, в частности, извлекут выгоду из этого развития. Корпуса фар, например, на автомобиле, сделаны из пластика. До сих пор для освещения фар устанавливались перфорированные металлические листы. Если бы корпуса были оснащены печатными платами, изготовленными из проводящих гибридов пластик-металл, их можно было бы производить более эффективно и с меньшими затратами, чем когда-либо прежде.Многие компоненты самолета, такие как фюзеляж, частично сделаны из композитных материалов из углеродного волокна (CFC). Однако у них отсутствует способность проводить электричество. Удар молнии имел бы фатальные последствия. Гибрид пластика и металла может стать хорошей альтернативой разгрузочным конструкциям на компонентах.

Источник Fraunhofer-Gesellschaft


Новое молекулярное устройство обладает беспрецедентной реконфигурируемостью, напоминающей пластичность мозга.


Ссылка :
Пластик как проводник (2008, 2 декабря)
получено 27 октября 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2008-12-plastic -conductor.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Проводящие пластмассы

Металлы традиционно были предпочтительными материалами для многих областей применения из-за их проводящих свойств.Однако инженерные пластмассы быстро эволюционировали и стали включать в себя материалы, которые могут быть легче и прочнее металлов, а также проводить электричество. Из-за этого дизайнеры продуктов пересматривают свой выбор материала, чтобы улучшить характеристики своего продукта и получить больше свободы в своем дизайне. В этом посте мы подробнее рассмотрим проводящие пластмассы и их преимущества по сравнению с металлами.

Что такое проводящие пластмассы?

Проводящие пластмассы — это материалы, которые наполнены проводящими добавками для достижения определенного уровня электричества.Традиционно это достигается за счет использования углеродных наполнителей, таких как технический углерод, графит и других проводящих элементов. Электропроводящий пластик обычно находится в диапазоне от E4 до E12, что делает этот материал только полупроводящим.

Зачем нужны проводящие пластмассы

Проводящие пластмассы идеально подходят для рассеивания накопления статического электричества или передачи электрического заряда. Если не контролировать должным образом, накопление статического электричества, обычно называемое электростатическим разрядом (ESD), может привести к серьезным механическим повреждениям или поражению электрическим током.Чтобы предотвратить эти риски, включение проводящих или полупроводящих материалов в конструкцию вашего продукта может значительно улучшить его характеристики. В зависимости от требований к конструкции доступно множество токопроводящих материалов, которые точно соответствуют вашим требованиям к конструкции. Например, термореактивные полиуретаны — это тип пластика, который может быть таким же прочным и жестким, как металл, или мягким и гибким, как поролоновая подушка. Благодаря своему химическому составу термореактивные полиуретаны могут соответствовать самым строгим требованиям при достижении определенного уровня проводимости.Чтобы узнать больше о полиуретане и проводимости, щелкните здесь. Хотя разные сорта металла могут, естественно, обеспечивать более высокий уровень проводимости, это не всегда может быть полезно для дизайна вашего продукта. В зависимости от требований к конструкции, большинство пластиков могут иметь модифицированные свойства, которые не будут вредить эксплуатационным характеристикам вашего продукта.

У проводящих пластиков есть два основных применения в дизайне изделий. Первый должен играть проводящую роль в электромеханическом механизме, а второй — играть роль в рассеивании нежелательного статического электричества от машины.При выборе материала важно учитывать свойства, необходимые для успешной эксплуатации. Например, для большинства приложений по работе с бумажными носителями требуется ключевой набор свойств в своих компонентах, таких как прочность на разрыв, коэффициент трения (COF) и твердость. Хотя металлы могут обеспечивать высокий уровень проводимости, этот материал, скорее всего, не обеспечит достаточного COF для правильной работы. По этой причине проводящие пластмассы часто используются во многих приложениях, включая медицинские устройства, системы пищевой промышленности, военные и оборонные и промышленные применения, и это лишь некоторые из них.Эта гибкость позволяет дизайнерам свободно разрабатывать то, что они представляют, в зависимости от требований к материалам, сложности деталей и требований к объему.

Есть много способов сделать пластик проводящим. В случае наших проводящих формул Durethane ® C мы используем нашу запатентованную технологию на основе солей металлов для достижения проводимости. В отличие от технического углерода, Durethane ® C обеспечивает однородную проводимость продуктов и компонентов и не оставляет полос. Чтобы узнать больше о проводимости полиуретана, загрузите наш обзор проводимости здесь или щелкните баннер ниже, чтобы загрузить нашу техническую спецификацию материала.

Пластик, проводящий электричество — ScienceDaily

Пластик, проводящий электричество, и металл весом не больше пера? Это похоже на перевернутый мир. Тем не менее, исследователям удалось сделать пластик проводящим и одновременно сократить производственные затраты.

В одном и том же коллективе трудно найти больших контрастов. Пластик легкий и недорогой, но изолирует электрический ток. Металл эластичен и проводит электричество, но он также дорогой и тяжелый.До сих пор было невозможно совместить свойства этих двух материалов. IFAM в Бремене разработал решение, которое сочетает в себе лучшее из обоих миров, не требуя нового оборудования для обработки компонентов.

Самой большой проблемой для исследователей было заставить пластик проводить электричество, поскольку гибриды пластик-металл будут использоваться там, где пластиковые компоненты оснащены печатными платами, например, в автомобилях или самолетах. До сих пор это было возможно только с помощью обходного пути штамповки и гибки металлических листов в сложном процессе, чтобы интегрировать их в компонент.

Новое решение проще: композитный материал. Различные материалы не просто соединяются или соединяются между собой, но смешиваются в специальном процессе, образуя единый материал. В результате этого процесса образуется однородная и мелкоячеистая электропроводящая сеть. Композит обладает желаемой химической стабильностью и малым весом в сочетании с электрической и теплопроводностью металлов. Поскольку в будущем больше не будет необходимости интегрировать металлические печатные платы, а компоненты вскоре можно будет производить за один рабочий этап, затраты на производство и вес материала резко снижаются.

Производители автомобилей и самолетов, в частности, извлекут выгоду из этого развития. Корпуса фар, например, на автомобиле, сделаны из пластика. До сих пор для освещения фар устанавливались перфорированные металлические листы. Если бы корпуса были оснащены печатными платами, изготовленными из проводящих гибридов пластик-металл, их можно было бы производить более эффективно и с меньшими затратами, чем когда-либо прежде. Многие компоненты самолета, такие как фюзеляж, частично сделаны из композитных материалов из углеродного волокна (CFC).Однако у них отсутствует способность проводить электричество. Удар молнии имел бы фатальные последствия. Гибрид пластика и металла может стать хорошей альтернативой разгрузочным конструкциям на компонентах.

История Источник:

Материалы предоставлены Fraunhofer-Gesellschaft . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Почему металлы проводящие, а полимеры нет? — MVOrganizing

Почему металлы проводящие, а полимеры нет?

Почему металлы являются лучшими проводниками, чем полимеры? Эти электроны известны как делокализованные, поэтому они «свободно перемещаются» по поверхности металла.Это свободное движение электронов позволяет электричеству проходить через металл. В полимерах такой ситуации не возникает, и поэтому нельзя проводить электричество.

Почему полимеры не являются хорошими проводниками?

Полимеры представляют собой органические макромолекулы и, следовательно, имеют ковалентные связи, которые являются направленными связями. Таким образом, электроны заблокированы этими связями и не могут дрейфовать по материалу, что приводит к плохой проводимости.

Почему металл лучше проводит теплоту, чем пластик?

Металл лучше работает в качестве проводника, чем дерево или пластик, из-за наличия электронов проводимости, которые способны распространять тепловую энергию по системе.В общем, материалы, которые являются хорошими электрическими проводниками, являются хорошими проводниками тепла.

Почему металлы проводят электричество, а пластмассы — нет?

Конечно, если материал состоит из атомов, у которых нет валентных электронов (которые могут быть общими), таких как стекло, дерево или пластик, не может быть проводимости электронов и, следовательно, нет тока при приложении напряжения. . Материал — изолятор.

Хлопок — хороший проводник электричества?

Поскольку хлопковое волокно плохо проводит тепло и электричество, теплопроводность очень низкая, потому что само хлопковое волокно имеет пористое преимущество, высокую эластичность, может накапливать много воздуха между волокнами, в то время как воздух плохо проводит тепло. и электричество, поэтому текстиль из хлопкового волокна имеет хорошую влажность…

Почему хлопок — плохой изолятор?

Как и в случае с пухом, вода может проникать в промежутки между другими тканями, такими как шерсть, синтетика и хлопок.В результате хлопок плохо отжимается и медленно сохнет, поэтому его теплопроводность намного ближе к теплопроводности воды, чем у шерсти или синтетики. Хлопок — плохой выбор утеплителя во влажной среде.

Брик хороший проводник?

Назовите два материала с хорошей теплопроводностью. Назовите два материала, которые являются хорошими изоляторами… .Подробнее рассмотрим теплопроводность.

Материал Теплопроводность (Вт · м − 1 · K − 1)
Бетон 0,9–2
Кирпич красный 0,69
Вода 0,58
Полиэтилен (пластик) 0,42–0,51

Является ли бумага проводником электричества?

Бумага плохо проводит электричество.Следовательно, бумага не является хорошим проводником электричества или изолятором.

Почему бумага плохо проводит тепло?

Металлы и камень считаются хорошими проводниками, поскольку они могут быстро передавать тепло, тогда как такие материалы, как дерево, бумага, воздух и ткань, плохо проводят тепло. По сути, они действуют как буферы от потерь тепла. Перо, мех и натуральные волокна — все это примеры натуральных изоляторов.

Пластик — хороший или плохой проводник электричества?

Металлы, как правило, очень хорошие проводники, то есть они легко пропускают ток.Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами. Вы заметите это, если когда-нибудь подключили что-нибудь к розетке.

Медь — хороший изолятор?

Металлы, такие как медь, являются типичными проводниками, в то время как большинство неметаллических твердых веществ считаются хорошими изоляторами, имеющими чрезвычайно высокое сопротивление потоку заряда через них. В меди валентные электроны практически свободны и сильно отталкиваются друг от друга.

Воздух — хороший изолятор?

Воздух в целом является хорошим теплоизолятором, но может передавать тепло за счет конвекции. Однако, если воздушные карманы внутри изоляционного материала отделены друг от друга, тепловой поток из одного воздушного кармана в другой не может происходить легко.

Является ли чистая вода изолятором?

Ну на самом деле чистая вода — отличный изолятор и не проводит электричество. Дело в том, что в природе вы не найдете чистой воды, поэтому не смешивайте электричество и воду.

Воздух — лучший изолятор, чем вода?

Вода довольно хорошо переносит и отводит тепло. Воздух имеет низкую теплоемкость, но он может плохо передавать тепло за счет теплопроводности, лучше за счет конвекции, а также обеспечивает передачу тепла за счет излучения. По-прежнему лучшая изоляция, чем вода. Сама по себе шерсть не является утеплителем.

Картон — хороший изолятор?

Что касается изоляционных свойств, картон на самом деле является отличным изолятором, поскольку он имеет низкую теплопроводность.Определение проводимости на самом деле является свойством материала передавать энергию.

Какая ткань хороший изолятор?

Волокна шерсти сплетены плотно и намного толще других материалов, например, хлопка. Они не пропускают много тепла, а значит, являются отличными изоляторами. Такие ткани, как хлопок и кружево, являются дышащими тканями, что означает, что они пропускают большое количество тепла.

Conductive Plastic — обзор

5.10 КОМПОНЕНТЫ И СТРУКТУРА

Агрегаты и структура являются очень важными морфологическими характеристиками углеродной сажи и, в меньшей степени, кремнеземных наполнителей. 24, 40, 56, 58, 52, 71, 85, 116, 136–147 Совокупность углеродной сажи представляет собой кластер первичных частиц, которые сплавлены вместе и могут быть разделены только сильными механическими силами, которые редко возникают при типичных операциях смешивания. Агрегаты диоксида кремния образуются в результате химических и физико-химических взаимодействий, которые вызывают образование совокупности частиц, которые являются мельчайшими единицами, не разделенными на части при смешивании. 40 Агрегат можно количественно определить по размеру первичных частиц, количеству первичных частиц в совокупности и их геометрическому расположению в совокупности. Термин «структура» охватывает все эти три параметра, чтобы дать общую оценку совокупности. Технический углерод с низкой структурой содержит меньше частиц и ограниченное разветвление. Это воспринимается как сферическое скопление частиц. Технический углерод с высокой структурой представлен в большей степени виноградной структурой с многочисленными ветвями.

На рисунке 5.21 представлена ​​схематическая диаграмма, на которой сравниваются различные размеры частиц и агрегатов сажи. По сравнению с небольшими размерами пустот внутри частицы и самой частицы агрегат представляет собой довольно большой объект неправильной морфологической структуры. Поскольку применение сажи связано с ее морфологией, ее структура связана с потребностями в транспортных средствах (или связующих).

Рисунок 5.21. Состав технического углерода: первичная частица и агрегат.

[Адаптировано с разрешения Байерса, Дж. Т., Встреча резинового отдела, ACS, Кливленд, 17-20 октября 1995 г., статья B.] Copyright © 1995

Ученые продолжают прилагать большие усилия для определения структуры технического углерода и применения этих знаний при его производстве и применении. Используются несколько методов, включая абсорбцию масла, просвечивающую электронную микроскопию, сжатие и термопорометрию. Аналитические результаты должны быть дополнительно проанализированы с помощью различных алгоритмов, чтобы преобразовать результаты в форму, которая может быть использована для прогнозирования свойств смешанных материалов. В научных исследованиях применяются различные формы микроскопии, и полученные результаты способствовали дальнейшему пониманию этого сложного предмета.Рисунок 5.22 иллюстрирует существенную проблему, связанную с микроскопией. Из-за очень малого размера первичных частиц только ПЭМ дает достаточное разрешение для выявления морфологических особенностей. Но с помощью ПЭМ можно получить только двухмерные микрофотографии, которые не отображают пространственное распределение первичных частиц в совокупности. Кроме того, проецируемое изображение зависит от угла обзора. На рис. 5.22 показан тот же самый агрегат, отображаемый с угловых ракурсов, различающихся на 90 °. 136 Целью данного исследования 136 было разработать методику трехмерного анализа агрегатов сажи.Результаты показывают, что протектор технического углерода является плоским и сильно разветвленным, как и агрегаты, показанные на Рисунке 5.22.

Рисунок 5.22. Два вида агрегатной модели N220, полученные при повороте на 90 °.

[Адаптировано с разрешения Gruber, TC; Зерда, Т. Вт; Герспахер, М, руб. Chem. Technol. , 67, 2, 280-87, 1994.] Copyright © 1994

Сажа с большой площадью поверхности была исследована с использованием малоуглового рассеяния нейтронов и изменения контраста. Было обнаружено, что агрегаты состоят из 4-6 первичных частиц, которые могут быть представлены вытянутым эллипсоидом с полуосями на 14.5 и 76,4 нм. Этот метод позволяет определить среднее количество частиц, образующих агрегат.

В случае сажи агрегаты распределены в матрице, а не отдельные частицы, поэтому в некоторых приложениях (например, проводящих пластиках) важно оценивать расстояние между этими агрегатами. Эти расстояния можно измерить с помощью атомно-силовой микроскопии в сочетании с устройством для деформации. 146 Существует линейная зависимость между параллельным расстоянием между агрегатами, диспергированными в SBR, и значением деформации.Для 10 phr N234 среднее расстояние между агрегатами варьировалось в диапазоне от 1,85 до 3,42 мкм. Для практических целей используется модифицированное уравнение [5.5] для определения межагрегатного расстояния:

[5.7] s = [k (βφ) -1 / 3-1] dSt

где:

s

межчастичный шаг

k

коэффициент пространственного расположения

β

= 1 + (0,7325xDBPA — 15,75) x10 −2 , коэффициент Medalia на основе поглощения DBP

60 St Диаметр частиц Стокса

ϕ

объемная доля

Рисунок 5.23 иллюстрирует влияние объемной доли агрегатов на зону чистого полимера. 148 Образовывались небольшие агрегаты со средним радиусом 35-40 нм, содержащие в среднем 45 первичных частиц. 148 На рисунке 5.23a доля чистого полимера составляет около 41 ± 4%, а на рисунке 5.23 доля чистого полимера составляет около 20 ± 4%. 148

Рисунок 5.23. ПЭМ-изображения композитных образцов кремнезем / SBR: (а) ϕ = 8.4 об.% (Б) ϕ = 21.1 об.%.

[Адаптировано с разрешения Baeza, G P; Genix, A-C; Degrandcourt, C; Petitjean, L; Гуммель, Дж; County, M; Обердисс, Дж., Макромолекулы , 46, 317-29, 2013.] Copyright © 2013

Размер агрегата (структуры) имеет значение. 149 Для углеродной сажи с высокой структурой сети «наполнитель-полимер» или «наполнитель-наполнитель» было легче сформировать, чем для сажи с низкой структурой. 149 Сетка технического углерода с высокой структурой была более стабильной, чем сетка с низкой структурой. 149 Агрегаты с низкой структурой обладали большей способностью к перемещению и повторной агрегации в расплаве полимера. 149

Это сложная и далеко не завершенная область исследований.До тех пор, пока не будут разработаны математические критерии, характеризующие структуру, имеющиеся данные контроля качества и исследований являются единственным источником информации, который можно использовать для выбора технического углерода для конкретного применения.

Введение в антистатические, рассеивающие и проводящие пластмассы — Craftech Industries — Высокоэффективные пластмассы

Подождите! Не все ли пластмассы проводящие? Разве пластик не лучший изолятор? Вы правы, пластмассы широко используются во многих отраслях промышленности, в том числе в электронной, в качестве изоляторов.Но пластмассы не просто рассеиваются естественным путем; большинство из них сделано таким образом с использованием добавок. Давайте посмотрим, как производятся и классифицируются антистатические, проводящие и рассеивающие пластмассы.

Чтобы понять, как это работает, давайте на секунду рассмотрим явление электростатического заряда и проводимости. Электростатический заряд возникает, когда два объекта касаются друг друга. Один объект становится заряженным положительно, а другой — отрицательно. Электростатическое рассеяние (ESD) может разрушить чувствительные электронные компоненты, стереть или изменить магнитные носители и даже вызвать пожары или взрывы.Чтобы свести к минимуму этот риск, используются проводящие, антистатические и рассеивающие пластмассы.

Электропроводность пластиков может быть улучшена добавлением очень тонкой стальной проволоки, алюминиевых чешуек, графита с никелевым покрытием, углеродного волокна, углеродного порошка, углеродных нанотрубок или волокна из нержавеющей стали, чтобы назвать некоторые из наиболее распространенных добавок. Электропроводность многих углеродных и графитовых наполнителей намного выше, чем у большинства пластиков. Однако создание проводящих пластиковых материалов — это не просто задача смешивания наполнителей со смолой.Это вопрос «дисперсии» или «развития пути», при котором проводник используется в качестве энергетического пути через полимер. В противном случае, если проводник рассредоточен в непроводящей среде, возможно, композит будет не проводящим, а скорее композитом проводящих частиц, покрытых изолирующим полимером.

Проводящие термопластические соединения делятся на несколько категорий в зависимости от их электрических свойств и скорости распада. Категории определяются их поверхностным сопротивлением, которое является мерой того, насколько легко электрический заряд может перемещаться по веществу.Проводящие материалы имеют поверхностное сопротивление <1 x 10 6 Ом / квадрат и скорость затухания, измеряемую в наносекундах. Материалы, которые считаются рассеивающими статическое электричество, имеют поверхностное сопротивление> 1 x 10 5 Ом / квадрат <1 x 10 12 Ом / квадрат и позволяют рассеивать электрические заряды обычно в течение миллисекунд. Антистатические материалы показывают удельное сопротивление от 10 10 до 10 12 и являются материалами, которые препятствуют трибоэлектрической зарядке.Турбоэлектрическая зарядка — это накопление электрического заряда за счет трения одного материала о другой. Эти материалы обеспечивают очень медленную скорость затухания статического заряда от сотых до нескольких секунд. Изоляционные материалы — это материалы с поверхностным сопротивлением> 1 x 10 12 . Материалы с идеальной защитой от электростатического разряда (от 10 6 до 10 9 ) находятся на нижнем конце диапазона рассеивания статического электричества.

Проводящие пластмассы используются в хранении и упаковке, в аэрокосмической, медицинской, автомобильной, электронной, компьютерной и бытовой промышленности.Конкретные области применения включают упаковку электроники, автомобильные топливные системы и токопроводящие контейнеры для хранения чернил и опасных жидкостей. Проводящие пластмассы также используются в медицинских устройствах, таких как диспенсеры для таблеток и аэрозольные устройства. Эти пластмассы обеспечивают выдачу пациенту полной дозы порошка или жидкости аэрозольным устройством, а не прилипание веществ к самому устройству.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *