Углеродная ткань, ленты и войлок применяются для изготовления специальных электродов.
С одной стороны, углеволокно проводит электрический ток.
С другой — у ткани, ленты либо войлока высокая площадь поверхности.
Фактически такие электроды являются объемными (3D), что позволяет эффективно решать многие задачи.
Области применения:
Медицина и косметология (электротерапия).
На фото: набор электродов. Внутри — токопроводящая углеткань, снаружи — хлопковая фланель.
Электрохимия (извлечение нужного вещества из электролита в областях очень низких концентраций).
На фото: углевойлок в качестве электрода с осажденным на него золотом.
Химические источники тока.
На фото: микробный топливный элемент. Углевойлок в качестве электрода.
Суперконденсаторы и ионисторы.
В качестве электрода — углеродная ткань с повышенным содержанием пор.
Заземление и защита от коррозии.
В качестве электрода — токопроводящая углеродная ткань с развитой поверхностью.
Физико-механические свойства электродов из углеродного волокна:
Токопроводящая углеродная ткань
Токопроводящая ткань, кондуктивность которой, обеспечивается за счет ниток, содержащих в себе волокна с микро металлизированными частицами. Ткань имеет хорошую устойчивость к разрыву. Благодаря тому, что те микро металлические частицы сделаны из серебра, ткань может иметь, в принципе, медицинское применение. Может быть нарезана, к примеру, на узкие длинные полозки, чтобы создать подобие проводков, но, в отличие от проводков, такие полоски будут едва ощутимы на одежде.
Также, теперь, для создания гибкой токопроводимости, Вам не придется использовать фольгу. С одной стороны, удивительно, но с другой, вполне логично то, что сопротивление ткани меняется при её растяжении. Т.е. можно многократно изменять сопротивление за счет растягивания и ославбения натяжения этого материала.
При проведении тока через достаточно узкую полоску такого материала, эта полоска, как и любая тонкая проволочка, начинает нагреваться. Таким образом, Вы можете создать что-то вроде согревающей одежды, к примеру, согревающие перчатки, шапку или любую другую одежду.
Сопротивление: менее 1 — на см квадратный, сопротивление возрастает при растяжении в одну сторону. Но если растяжение происходит не в одном направлении, а в нескольких, то сопротивление может существенно меняться, уменьшаться. Ткань имеет высокую устойчивость к коррозии.
Токопроводящая ткань
Токопроводящая ткань представляет собой покрытую медно-никелевым сплавом нить из полиэстера, сотканную в полотно. Применяется для защитных настенных экранов, штор и жалюзи, исключающих проникновение радиочастотного сигнала из защищаемого помещения, защиты внутренней проводки ЛВС и шин питания, защитной одежды , снижения помех от радарных установок, изготовления боксов по измерению частотных характеристик РЭА.
Защитные свойства электропроводящей ткани дают хорошие результаты на частотах от 100 кГц до 10ГГц. Для еще большего подавления помех применяется нанесение позолоты, что приводит к увеличению коэффициента подавления еще на 15-20 дБ во всем рабочем диапазоне частот.
Специальный вид экранирующей ткани соответствует требования к пожаробезопасности международного стандарта. Этот материал не только не поддерживает горение, но и препятствует его распространению.
Электрод физиотерапевтический с токопроводящей тканью, 10 х 15 см
Электроды физиотерапевтические с токопроводящей углеродной тканью предназначены для проведения процедур лекарственного электрофореза, гальванизации, динамической терапии и лечения синусоидальными модульными токами при совместном использовании с аппаратурой лечения токами низкой частоты. Электрод физиотерапевтический с токопроводящей тканью, 10 х 15 см — особенности применения. Электроды являются изделием медицинского назначения многоразового использования.
При многоразовом использовании после каждой физиопроцедуры электроды подвергаются дезинфекции кипячением в дистиллированной воде в течении 30 минут. Затем электроды аккуратно отжимаются не выкручивая и сушатся. При бережной эксплуатации электроды выдерживают не менее 300 циклов дезинфекции. Углеродная ткань, присутствующая в электродах, обладает высокой химической инертностью и термостойкостью. Поэтому никаких ограничений на использование данных электродов по сравнению с традиционными — нет.
При эксплуатации электродов необходимо помнить, то, что углеткань обладает повышенной ‘сыпучестью’ по сравнению с обычными тканями. Поэтому следует избегать сильных деформаций электрода и механических повреждений углеткани острыми предметами.
Токопроводящий гель для восстановления ткани
Обычная пищевая добавка может использоваться в электропроводных гидрогелях, которые потенциально могут применяться в восстановлении поврежденной ткани. Камерон Феррис из Университета Воллонгонга использовал геллановую смолу , которая применяется в качестве пищевых добавок в йогурты, желе и зубную пасту, для получения шаблонов, формирующих гели при температуре тела. Исследователь отмечает, что образование гелей в физиологических условиях может быть использовано для применения в медицине. Например, гели, содержащие клетки, могут стать основой для инъекций, позволяющих неинвазивное восстановление тканей, как, например, мышечная ткань или ткани сердца.
Читайте также: Как продекатировать ткань перед раскроем
Клетки растут на поверхности гидрогелей, сформованной с помощью поливинильных шаблонов. Исследователи из группы Ферриса изучили рост клеток на полученном ими геле из геллановой смолы. Гелю можно придать любую необходимую форму. Для демонстрации возможностей нового гидрогеля исследователи использовали поливиниловые шаблоны, распределили гель тонкой пленкой по полученной поверхности, получив слегка шероховатую пленку, нанесение на которую клеток приводило к их росту в строго определенном расположении.
Исследователи ввели в гель электропроводные углеродные нанотрубки и изучили то, как композит проводит электрический сигнал. Было обнаружено, что в композите одностенные углеродные нанотрубки образуют с гелем общую сеть, способствующую увеличению проводимости.
Марк Бредли, эксперт по биоматериалам из Университета Эдинбурга отмечает, что новый материал в перспективе может быть использован для выращивания клеток другого типа, в том числе и стволовых, которые могут дифференцироваться в клетки определенного типа под действием электрического тока, а структура геля может способствовать росту клеток в определенном направлении.
Техническое исполнение:
Электрод состоит из многослойной фланелевой гидрофильной прокладки. В качестве токопроводящего элемента применяется специально обработанная углеродная ткань, которая расположена под верхним слоем фланели. Для доступа к ней и подключения коммутирующих проводов с внешней стороны в центре электрода имеется прорезь-карман, куда может быть помещен токоотвод типа «флажок». Электроды в сборке могут быть подвергнуты всем стандартным методам дезинфекции и стерилизации. Предлагаемые электроды используются взамен свинцовых. Тот факт, что углерод безвреден для человека, позволяет также обезопасить медицинский персонал, вынужденный работать с токсичными материалами, от профессиональных заболеваний, вызываемых соединениями тяжелых металлов.
Источники: goodgadget.ru, faradey.ru, tsmedservice.ru, ubolussur.ru, www.nanonewsnet.ru, fiziosfera.ru, zdorovushka-rf.ru
Циклопы
Деревянные люди
Начало нового дня
Остров Итака
Спартак — римский гладиатор
СПАРТАК, римский гладиатор, вождь восстания гладиаторов, вероятно родом был изФракии. Взятый в плен римлянами и обращенный в рабство, был .
История дамасской стали
Группа химиков из Пекина считает, что раскрыла секрет изготовления дамасской стали. Помогло компьютерное моделирование: параметры сплава были восстановлены шведской программой Thermo-Calc, .
Прекрасная Клеопатра
Придя к власти, молодая царица Египта Клеопатра VII тут же занялась устройством дачи на Мертвом море. Легенда гласит, что .
Атомные наручные часы
Эти часы отлично подходят для тех, кто должен работать в течение длительных периодов времени в условиях недостаточной освещенности. Они идеально подходит для .
Ушаков Федор Федорович
Бюст адмирала в треуголке и в парадной форме установлен на пьедестал, окруженный со всех сторон якорями — символами земного причала гениального .
Славянский бог Велес
Велес — один из величайших богов древнего мира. Его главным деянием стало то, что он привел сотворенный Родом и .
Как преодолеть страх
Не стоит думать, что сложности в жизни преследуют только Вас. Даже везунчики натыкаются на острые шипы. Не нужно замирать .
Книга Еноха – ангелы падшие с Небес
Решетка из сверхпрочной керамики создана на 3D-принтере
Виды фартуков на кухню
Можно ли заработать на Форекс
Это интересно
Самые читаемые
Спенсер Блэк — исследователь мифических существ
Доктор Спенсер Блэк… Он хотел раскрыть сокровенные тайны природы, .
Легенды о Козероге
Козерог относится к зодиакальным созвездиям и находится в южной .
Апата — богиня обмана
Немезида была рождена Никтой в наказание Кроносу вместе с .
Порт Пирей в Древних Афинах
Пирей является портом Афин с глубокой древности. Когда-то Пирей .
12 подвигов Геракла
Легенды Греции донесли до нас 12 подвигов Геракла, каждый .
Легенда о созвездии Гончие Псы
Гончие Псы — созвездие северного полушария неба. Площадь 465,2 .
Изобретения и научные открытия 17 века
17 век или 1600-е гг. включают период времени с .
Атрибуты Деметры
Богиня Деметра несет существенное мифологическое хтоническое наследство, но из .
Великан-каменщик
Когда боги приступили к возведению чертогов и палат Асгарда, .
Углеродная ткань проводит ток
Сравнение электропроводности токопроводящих полимерных композиций, наполненных техническим углеродом и углеродными волокнами
Абдуллин Марат Ибрагимович,
профессор кафедры технической химии и материаловедения,
Колтаев Николай Владимирович,
Кокшарова Юлия Александровна,
Николаев Сергей Николаевич,
Башкирский государственный университет.
Изучена зависимость электропроводности полимеров, наполненныхуглеродными волокнами марки УВИС АК-П, ТУ марки Printex XE-2B и ТУ марки П805Э, от концентрации наполнителя. Рассмотрена электропроводность композиции стирол-бутадиен-стирола с содержанием PrintexXE-2B при введении в композицию масла ПН-6.
В современной технике существуют задачи, например, низкотемпературный нагрев, экранирование датчиков и конструкций радиоэлектронной аппаратуры, измерение статистического давления и так далее, оптимальным решением для которых является применение электропроводящих полимерных композиционных материалов (ПКМ). В качестве матрицы в ПКМ используется полимер, а наполнителем является токопроводящий порошок.
Читайте также: Стеганая ткань для платья
Проводимость наполненной композиционной структуры зависит от количества контактов, приходящихся на одну частицу. Для увеличения проводимости достаточно наличия двух таких непосредственных контактов [1]. Последующее увеличение их количества заметных изменений не показывает.
Электропроводность полимеров также зависит от наличия примесей. К примеру, высокое содержание электропроводных наполнителей позволяет значительно увеличить электропроводность полимерного материала. Широко используют в качестве наполнителей технический углерод и графит, в виде порошков, волокон и тканей. В отличие от металлических наполнителей углеродные лишены оксидной пленки, что благоприятно сказывается на стабильности и повторяемости электрофизических параметров ПКМ [5]. Основным недостатком углеродных наполнителей является высокое, по сравнению с металлами, удельное объемное сопротивление [7], поэтому наибольшим интересом для практического применения пользуются материалы, в которых концентрация наполнителя близка к критической, что позволяет снизить отмеченную характеристику.
Целью данной работы являлось получение токопроводящих композиций на основе полиэтилена, полипропилена, СБС за счет введения в их состав технического углерода и углеродных волокон.
Исходные вещества: полипропилен марки 01270(ПП 01270); полиэтилен марки 2287(ПЭ 2287); стирол бутадиеновый сополимер марки LG-501; технический углерод марки П805Э; технический углерод марки Printex 2EB; технический углерод марки УВИС АК-П
Оборудование: экструдер (х арактеристики шнекаL/D=15, глубина гребня 16.5мм, ширина витка 20мм); к ондуктометр (диапазон измерений 1Ом — 2мОм, относительная погрешность 0,5%); штангенциркуль, измерительная линейка, электроды.
Состав аналитических образцов:
· полиэтилен марки2287 с техническим углеродом (ТУ) марки П805Э со степенью наполнения 40-70%;
· полипропилен марки 01270 с ТУ марки УВИС АК-П со степенью наполнения 10-70%
· полиэтилен марки2287 с ТУ маркиPrintexXE-2B со степенью наполнения 5-20%;
· полипропилен марки 01270 с ТУ марки PrintexXE-2B со степенью наполнения 5-20%;
· стирол бутадиеновый сополимер марки LG-501 с ТУ марки PrintexXE-2B со степенью наполнения 10-25%.
Для направленного регулирования электропроводности полимеров используют введение в их состав таких электропроводящих наполнителей, как технический углерод и углеродные волокна.
При введении в состав полимерной композиции технического углерода на кривой зависимости «Проводимость угленаполненных композиций – Содержание наполнителя» (рис. 1) можно выделить три участка:
A – начальный (пологий) участок, характеризующийся низкими значениями электропроводности.
B – участок, характеризующийся резким увеличением проводимости.
С – пологий участок, соответствующий незначительному увеличению проводимости.
Рис. 1. Зависимость электропроводности наполненных полимерных композиций от природы наполнителя и содержания наполнителя: 1. ПЭ 2287- ТУ Printex XE-2B; 1. ПП 01030- ТУ Printex XE-2B; 2. СБС LG — ТУ Printex XE-2B; 3. ПП 01030 – УВИС АК — П ; 4. ПЭ 2287- ТУ П805Э.
Природа полимерной матрицы в случае полиэтилена и полипропилена не влияет на электропроводность композиций, наполненных ТУ. Так, при введении в полимерные композиты на основе полиэтилена и полипропилена технического углерода марки «PrintexXE-2B» наблюдаются достаточно близкие значения электропроводности при одинаковом содержании технического углерода (рис. 1).
При использовании в качестве электропроводящего наполнителя технического углерода марки П805Э увеличение электропроводности наблюдается при содержании ТУ выше 50% (рис.1). Заметно выраженная разница в электропроводности рассматриваемых композитов, возможно, объясняется спектром размеров и форм частиц технического углерода, вводимого в полимерную матрицу. Так, средний диаметр частиц в ТУ марки П805Э составляет 8,7 мкм, тогда как в ТУ марки Printex XE-2B он существенно меньше — 18,2 нм.
Электропроводящие марки технического углерода можно охарактеризовать также и поглощением жидкого дибутилфталата (ДБФ). Из литературных источников [8] установлено, что технический углерод марки Printex XE-2B поглощает 410 см 3 /100г, а ТУ марки П805Э — 113 см 3 /100г ДБФ. Следовательно, ТУ марки Printex XE-2B обладает большей степенью структурированности и значительно меньшими размерами частиц, чем ТУ марки П805Э. Возможно, этим и объясняется низкий порог электропроводности полимерных композиционных материалов на основе ТУ Printex XE-2B.
Иными свойствами обладают композиции на основе СБС при введении в них в качестве наполнителя низкомолекулярных веществ – масла ПН-6. (Иная картина электропроводности наблюдается для угленаполненных композиций на основе СБС.) Электропроводности данных композиций заметно ниже по сравнению с композициями на основе ПП и ПЭ (рис.1, табл.1.).
Так, при содержании ПЭ и ПП 15% электропроводность композиции составляет 1,6×10 — 1 (Ом×мм 2 /см) -1 , тогда как при содержании Printex XE-2B 15% электропроводность изменяется от 2,4×10 -2 (Ом×мм 2 /см) -1 до 7,9×10 -3 (Ом×мм 2 /см) -1 с ростом концентрации масла ПН-6 в ПКМ от 45% до 70% соответственно.
Читайте также: Аппликации из ткани огонь
Зависимость электропроводности маслонаполненной полимерной композиции СБС, от содержания наполнителя ТУ PrintexXE-2B.
Такое изменение связано в первую очередь с тем, что в присутствии значительного количества низкомолекулярного вещества наблюдается разрыв электропроводящей сетки за счет заполнения пространства между частицами технического углерода. Установлено также, что с увеличением содержания полимера в составе композиции так же наблюдается рост электропроводности. Вероятнее всего, это объясняется тем, что устойчивее становится электропроводящая сетка технического углерода. Так, уже при одинаковом содержании в составе СБС масла ПН-6 и ТУ (20%), удельное сопротивление композиции составляет 1,3×10 -1 (Ом×мм 2 /см) -1 , а электропроводность становится максимальной. Таким образом, повышение содержания технического углерода в составе полимерной композиции от 5 до 25% позволяет существенно замедлить уменьшение электропроводности полимерной композиции при увеличении низкомолекулярного вещества в составе ПКМ до 70% включительно.
Рис. 2. Зависимость электропроводности полимерных композиций СБС LG, наполненных ТУ PrintexXE-2B, от содержания полимера (масс.%): 1–15; 2 – 20; 3 – 25.
Такая зависимость обусловлена тем, что увеличение содержания Printex XE-2B выше уровня 15% влечет за собой явно заметный «избыточный» рост плотности электропроводящей сетки (рис. 2), которая собственно компенсирует разрушение электропроводящей сетки действием ПН-6.
При использовании в качестве электропроводящего наполнителя углеродных волокон марки УВИС АК-П (диаметр волокна 5-8 мкм, длина волокна 50-300 мкм, L/D=30) характер электропроводности полимерных композиций существенно меняется (см. табл. 2.).
Зависимость электропроводности полимерной композиции, наполненной УВИС АК-П, от содержания наполнителя.
На зависимости «Проводимость угленаполненных композиций – Содержание наполнителя» (рис. 1), участок А значительно меньше, чем в случае использования PrintexXE-2B и П805Э. Рост электропроводности наблюдается уже при содержании наполнителя ниже 3масс. %. При изменении содержания УВИС АК-П от 10% до 20% электропроводность увеличивается от 2,00 ×10 -6 (Ом×мм 2 /см) -1 до 8,3×10 -6 (Ом×мм 2 /см) -1 . Вероятно, углеродные волокна более склонны к образованию электропроводящей сетки по сравнению с техническим углеродом. Кроме того, в интервале содержания углеродных волокон от 5 до 50% зависимость логарифма электропроводности полимерных композиций от содержания углеродных волокон является практически прямолинейной. По-видимому, здесь наибольшее влияние оказывает рост количества контактов во взаимопроникающей углеродной сетке с увеличением концентрации углеродных волокон, которая и приводит к росту электропроводности полимерной композиции.
Электропроводность полимерных композиций, полученных на основе углеродных волокон, в целом ниже, чем электропроводящих ПКМ на основе технического углерода. Так, при содержании ТУ марки PrintexXE-2B, равном 20%, lg(σ) составляет -0,77, тогда как при такой же концентрации УВ lg(σ) значительно ниже и составляет -5,08. Такое обстоятельство, вероятнее всего, следует связывать с природой электропроводящих частиц, в частности, с более низкой электропроводимостью углеродных волокон по сравнению с техническим углеродом.
Таким образом, показано что СБС, полиэтилен и полипропилен, наполненные техническим углеродом марки Printex XE-2B, показывают практически идентичную зависимость электропроводности от степени наполнения полимера. Установлено, что при использовании высокоструктурированной марки технического углерода Printex XE-2B значение удельного электрического сопротивления 6,3 Ом×мм2/см достигается при существенно меньшей степени наполнения чем в случае использования П805Э. Электропроводность композиции стирол-бутадиен-стирола с содержанием Printex XE-2B от 5 до 25%, с увеличением содержания масла ПН-6 уменьшается от 1,3×10 -1 (Ом×мм 2 /см) -1 до 5,0 ×10 -7 (Ом×мм 2 /см) -1 . Установлено, что при наполнении полипропилена углеродными волокнами марки УВИС АК-П рост электропроводности полимерно-композиционного материала наблюдается при концентрации наполнителя 3-5%, тогда как увеличение электропроводности полимеров наполненных ТУ марки Printex XE-2B наблюдается при концентрации
10% и дляТУ марки П805Э при концентрации ≥ 50%.
1. Гуль В.Е. Шенфиль Н.З. Электропроводящие полимерные композиции. – М., Химия. – 1984.
2. Зависимость электропроводности от концентрации http://www.tehnoarticles.ru/electrovydelenie/11.html (Дата обращения: 27.06.14)
4. Создание полимеров со специальными свойствами http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=5891&cat_id=8&page_id=3 (Дата обращения: 27.06.14)
5. Соцков В.А., О влиянии контактного сопротивления частиц на интервал перколяции в макронеупорядоченных системах проводник диэлектрик // Журнал технической физики. – 2004. том 74, вып. 11. с.35.
6. Электропроводность – полимер – Большая Энциклопедия Нефти и Газа http://www.ngpedia.ru/id614086p4.html (Дата обращения: 27.06.14)
7. Zhinua L., Chaobin H., Chung T., Conducting blends of polyaniline and aromatic main-chain liquid crystalline polymer, XYDAR SRT-900//Synthetic metals 123. – 2001. P.69-72.
8. Williams R., Inman J., An overview of composite actuators with piezoceramic fibers. Center for intelligent material systems and structures, Department of mechanical engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University. – 2003.
Поступила в редакцию 11.08.2014 г.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом