Резистивный композит


 


Владельцы патента RU 2515507:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Изобретение относится к электропроводящим композиционным материалам и может быть использовано для получения материалов строительного назначения и в качестве высокотемпературных резистивных элементов. Изобретение позволяет увеличить стойкость резистивного композита к воздействию высокого напряжения, дает возможность длительного его использования в качестве высокотемпературного элемента. Резистивный композит включает метасиликат натрия, графит, молотые карбид кремния и титанат бария, при следующем соотношении компонентов, мас.%: метасиликат натрия 3-5, графит 12-16, титанат бария 17-22, карбид кремния 57-68. 1 табл.

 

Изобретение относится к электропроводящим композиционным материалам и может быть использовано для производства строительных материалов, а именно для получения композиционных материалов, соответствующих требованиям оптимальных параметров микроклимата, и в качестве высокотемпературных (1000-1300°С) резистивных элементов.

Известен электропроводящий материал, включающий полиаминимидное связующее ПАИС-104, карбид титана, углеродный наполнитель в виде порошка графита, сажи, нефтяного или каменноугольного кокса. Способ получения материала включает смешение компонентов с последующим горячим прессованием и термоотверждением [Патент РФ №2280657, «Электропроводящий полимерный материал и способ его получения», МПК7 C08L 79/08, С08К 3/14, С08К 3/04, опубл. 27.07.2006].

Недостатком такого материала является то, что входящее в его состав полиамидное связующее ПАИС-104 позволяет достичь температуру эксплуатации 300-350°С, что ниже рабочей температуры предлагаемого резистивного композита.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является суспензия для получения токопроводящего покрытия, содержащая, мас.%: метасиликат натрия 28-30; графит 11-15,5; оксид алюминия 3,5-3,7; оксид железа (III) 3,5-3,7; карбонат стронция 3,5-3,7; титанат калия 4,2-4,5; оксид бария 1,2-1,5; соляная кислота 4,9-5,1; вода остальное.

[Патент РФ №2277733, «Суспензия для получения токопроводящего покрытия», МПК7 Н01В 1/00, Н01В 1/24, опубл. 10.06.2006, бюл. №16]. Смеси получают простым смешиванием компонентов, суспензию кистью наносят на поверхность слюдяных пластин, которые прокаливают при температуре 300°С в течение 5-7 часов.

Недостатками прототипа являются низкие механическая прочность и надежность пленочных нагревательных элементов при повышенных тепловых нагрузках. Эти недостатки ухудшают технические и эксплуатационные характеристики пленочных токопроводящих изделий.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения сырьевой базы для производства резистивных элементов с широким диапазоном потребительских свойств: высокими температурой эксплуатации при сверхнизком напряжении и механической прочностью.

Технический результат достигается тем, что в состав вводят компоненты, регулирующие температурные и электрические свойства материала: молотые карбид кремния и титанат бария, при следующем соотношении компонентов, мас.%: метасиликат натрия 3-5, графит 12-16, титанат бария 17-22, карбид кремния 57-68.

Резистивный материал готовили следующим образом.

Пример. Взвесили сухие компоненты смеси: порошок графита в количестве 1,5 г (15%, см. табл.1, образец 4), карбид кремния 6,0 г (60%), титанат бария - 2,0 г (20%), и перемешивали до равномерного распределения, увлажняли метасиликатом натрия (5%) до формовочной влажности. Образцы из полученной смеси формовали способом полусухого прессования на прессе при давлении 200 МПа, а затем обжигали в муфельной печи при температуре 350°С в течение 2 часов. Полученный образец имеет форму цилиндра диаметром диаметром 2·10-2 м, длиной 1·10-2 м. После охлаждения определяли удельное электрическое сопротивление и удельную электропроводность (табл.1).

Смеси остальных составов готовили аналогичным образом. Результаты испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1
Электрические и физико-химические свойства опытных образцов
Сопротивление R, Ом Площадь, S, м2 Длина, l, м Удельное сопротивление, ρуд, Ом·м Удельная электропроводность, χ, Ом-1·м-1 Соотношение компонентов, мас.%
1* 3,5·105 0,0003 0,01 10500 9,524·10-5 Карбид кремния - 85;
графит - 7,
метасиликат натрия -8
2 0,8·105 2400 4,167·10-4 Карбид кремния - 68,
титанат бария - 17;
графит -12;
метасиликат натрия - 3
3 28,8 0,864 1,157 Карбид кремния - 60;
титанат бария - 20;
графит - 15;
метасиликат натрия - 5
4* 19,6 0,588 1,701 Карбид кремния - 80;
графит - 15,
метасиликат натрия - 5.
5 4,2 0,126 7,937 Карбид кремния - 35,
титанат бария - 45;
графит - 15;
метасиликат натрия - 5
6 3,5 0,105 9,524 Карбид кремния - 40;
титанат бария - 40;
графит - 15;
метасиликат натрия - 5
7* 4,0 0,12 8,333 Карбид кремния - 74;
графит - 20,
метасиликат натрия - 6
8 3,1 0,093 10,753 Карбид кремния - 50,
титанат бария - 22;
графит - 25;
метасиликат натрия - 3
* - образцы, в состав которых не входит титанат бария, т.к. он резко увеличивает потребляемую мощность образцов.

Анализ данных табл.1 показывает следующие результаты:

1. Уменьшение процентного содержания метасиликата натрия ниже 3% приводит к снижению механической прочности композита вследствие нарушения монолитности.

2. Добавление в состав композита метасиликата натрия в количестве более 5% от общей массы образца вызывает нарушение пластических характеристик образца при прессовании давлением более 0,5 МПа, а при термообработке происходит его вспучивание.

3. При выходе из оптимальных пределов концентраций титаната бария и карбида кремния наблюдается снижение электропроводности материала.

4. Снижение содержания графита менее 12% вызывает резкое увеличение сопротивления, что негативно отражается на технологических свойствах резистивного композита (снижение температуры нагревающей поверхности).

5. Увеличение концентрации графита более 16% нецелесообразно ввиду незначительного увеличения характеристик образцов. Оптимальное соотношение компонентов смеси придает материалу высокие качественные характеристики.

Физико-химическая сущность заявляемого технического решения достижения задачи заключается в следующем: сохранение значений электрофизических параметров материала достигается предлагаемым составом материала. При этом в резистивном композите происходит образование устойчивых проводящих структур, содержащих значительное количество титаната бария, имеющего высокую диэлектрическую проницаемость, разделенных частицами проводящего материала, содержащего графит. Так как разделяющие частицы в структуре материала обладают электропроводностью, то при формировании проводящей сетки внутри всего материала не происходит резкого падения проводимости при разрыве проводящего канала из материала, содержащего титанат бария.

Таким образом, изобретение позволяет увеличить стойкость резистивного композита к воздействию высокого напряжения, дает возможность длительного его использования в качестве высокотемпературного элемента. Достоинством также является дешевизна и доступность компонентов, входящих в состав композита, и повышение его конструкционных свойств.

Резистивный композит, включающий метасиликат натрия и графит, отличающийся тем, что в нем дополнительно используют молотые карбид кремния и титанат бария, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
метасиликат натрия 3-5,
графит 12-16,
титанат бария 17-22,
карбид кремния 57-68.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству полупроводящих материалов, используемых для противокоронной защиты высоковольтных обмоток электрических машин. Предложена полупроводящая лента, содержащая волокнистую подложку с нанесенной на нее полупроводящей композицией, включающей (мас.%): хлорсульфированный полиэтилен (6,5-12,0), эпоксидную смолу (0,5-3,0), катализатор отверждения (0,01-0,2), токопроводящий наполнитель (6,0-40,0) и органический растворитель (остальное).
Изобретение относится к производству полупроводящих материалов, используемых для противокоронной защиты высоковольтных обмоток электрических машин. Предложена полупроводящая лента, содержащая волокнистую подложку с нанесенной на нее полупроводящей композицией, включающей токопроводящий наполнитель и полимерное связующее, состоящее из хлорсульфированного полиэтилена в смеси с полифункциональной и монофункциональной эпоксидными смолами, ангидридом и аэросилом.

Полупроводящая лента представляет собой материал с волокнистой подложкой, пропитанной полупроводящей композицией, и токопроводящий липкий слой. Липкий слой выполнен из латекса на основе карбоксилированного акрилового сополимера или сополимера винилацетата и эфира акриловой кислоты с токопроводящим наполнителем, таким как технический углерод, графит, карбид кремния.

Изобретение относится к углеродсодержащим медным сплавам и может быть использовано в электротехнике для изготовления электрических проводов. Медный сплав получают добавлением графита гексагональной системы в высокотемпературную среду с температурой в диапазоне от 1200°С до 1250°С в количестве, необходимом для получения медного сплава с содержанием углерода в диапазоне от 0,01% до 0,6% по весу.

Настоящее изобретение относится к электропроводящей смазке, содержащей минеральное масло, присадку, металлический порошок, в качестве которого используют высокодисперсный порошок меди, стабилизирующую добавку, при этом смазка дополнительно содержит загуститель, в качестве которого используют этилцеллюлозу, при этом в качестве присадки используют органическую матрицу, представляющую собой соли высокомолекулярных органических соединений (мыло) и высших органических жирных кислот, а в качестве стабилизирующей добавки - 30%-ный раствор бензотриазола в ацетоне при следующем содержании компонентов, мас.%: органическая матрица 40, высокодисперсный порошок меди 30, загуститель 20, стабилизирующая добавка 5, минеральное масло - остальное.
Изобретение относится к проводящим пастам для формирования металлических контактов на поверхности субстратов для фотогальванических элементов. Проводящая паста по существу свободна от стеклянной фритты.

Изобретение относится к материалам для изготовления электропроводящих слоев методом трафаретной печати и может быть использовано в производстве кремниевых солнечных элементов для формирования тыльного электрода на кремниевых подложках р-типа.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению легко выделяемых и передиспергируемых наночастиц переходных металлов. Может использоваться в качестве ИК-поглотителей, в частности в прозрачных термопластичных или сшиваемых полимерах для архитектурного или автомобильного застекления.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к металлическим порошкам для токопроводящих паст и способам их получения. .

Изобретение относится к способу получения твердых полупроводников, более конкретно к кремнию в форме слитков или полос, используемых для производства субстратов фотогальванических элементов. Способ получения твердых полупроводников включает в себя стадии приготовления расплава полупроводника из первой порции полупроводника, которая содержит легирующие добавки, отверждения расплавленного полупроводника, и дополнительно включает в процессе отверждения добавление в один или несколько приемов дополнительных порций полупроводника, также содержащих легирующие добавки, в расплав полупроводника. Способ, согласно изобретению, обеспечивает получение желаемой электропроводности полупроводника и предотвращает ее изменение в полупроводнике. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электропроводному твердому композиционному материалу, содержащему: твердую матрицу из электроизоляционного материала, и наполнитель из электропроводного материала, где наполнитель включает наночастицы, называемые нитевидными наночастицами, которые имеют: длину, измеряемую в основном направлении удлинения, два размера, называемые ортогональными размерами, располагающиеся в направлениях, пересекающихся и ортогональных друг другу, и ортогональных к основному направлению удлинения, и при этом ортогональные размеры меньше упомянутой длины и составляют менее 500 нм, и два отношения, называемые коэффициентами формы, представляющие собой отношения длины к каждому из двух ортогональных размеров, где коэффициенты формы превышают 50, и при этом нитевидные наночастицы распределены в объеме твердой матрицы в количестве, составляющем менее 10 об.%, в частности менее 5%. Создание универсального электропроводного твердого композиционного материала, с помощью которого можно изготавливать детали различной формы, при объемной электропроводности материала более 1 С·м-1 , является техническим результатом заявленного изобретения. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 9 пр.
Изобретение может быть использовано для изготовления покрытий, барабанов, вальцев и колес. Способ получения антистатических или электропроводящих деталей из реактопластичных полиуретанов включает примешивание углеродных нанотрубок к соединениям (В), содержащим группы, активные в отношении NCO - групп, и к полиизоцианатам (А), смешение полученных на первой стадии компонентов, нанесение смеси на субстрат или в форму и ее отверждение. Изобретение позволяет получить электропроводящие или антистатические полиуретаны с высокой электропроводностью и равномерным распределением углеродных нанотрубок, при этом процесс проводили с постоянной вязкостью реакционной смеси. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 прим.

Данное изобретение относится к электропроводящему тепловыделяющему материалу. Указанный выше электропроводящий тепловыделяющий материал состоит из подложки и электропроводящего тепловыделяющего слоя, практически равномерно нанесенного на указанную выше подложку. Упомянутый выше электропроводящий тепловыделяющий слой образуется из электропроводящей тепловыделяющей краски, в состав которой входит электропроводящий тепловыделяющий базовый материал и связующее вещество. Указанный выше электропроводящий тепловыделяющий базовый материал выбирают из группы, включающей в себя природный графит, искусственный графит или электропроводящую углеродную сажу; указанное выше связующее вещество выбирают из группы, которая включает в себя акриловую смолу, эпоксидную смолу, полиуретан, меламин, желатин, карбоксиметилцеллюлозу и поливиниловый спирт. В некоторых примерах осуществления подложка представляет собой бумагу. Указанный выше электропроводящий тепловыделяющий материал может быть использован при изготовлении ламинированного напольного покрытия с электроподогревом, температура поверхности которого может быть увеличена до 15-70°С в течение 5 минут при подаче питания от источника с напряжением 220 В, при этом эту температуру можно поддерживать постоянной в течение длительного времени. Ламинированное напольное покрытие с электроподогревом может быть применено вместо существующих систем «теплый пол», оно является надежным, безопасным, энергосберегающим, простым в ремонте и замене, а также экономичным.2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
Заявляемое изобретение относится к области электрической техники, в частности к способам создания электропроводящих слоев, применяемых в широких областях техники, в том числе в электронике или электротехнике, и может быть использовано для создания проводящих соединений в микросхемах. Способ формирования электропроводящих слоев на основе углеродных нанотрубок включает нанесение на подложку суспензии, содержащей углеродные нанотрубки и раствор карбоксиметилцеллюлозы в воде при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 1-10 и углеродные нанотрубки 1-10, сушку при температуре от 20 до 150°С, пиролиз при температуре выше 250°С. Технический результат заключается в повышении электропроводности формируемых слоев. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к проводящему материалу для покрытия полов, содержащему электропроводящий противодеформационный слой, включающий проводящие волокна, содержащие стеклянные волокна и углеродные волокна, и к способу его получения. В настоящем изобретении предложен проводящий материал, применимый не только в форме плитки, но и в форме длинных листов, благодаря тому, что проводящие волокна включают стеклянные волокна и углеродные волокна, причем содержание углеродных волокон составляет от 3 весовых частей до 30 весовых частей на 100 весовых частей стеклянных волокон, что обеспечивает не только исключительную электропроводность, но и стабильные противодеформационные свойства. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Изобретение относится к термостойким материалам фосфатного твердения, обладающих высокой электропроводностью, которые могут быть использованы в области электромагнитных, авиационных и космических технологий, а также в строительной отрасли. Изобретения позволяет снизить удельное объемное сопротивление композиционного материала при сохранении высоких показателей по прочности и термостойкости. Электропроводящий термостойкий фосфатный композиционный материал содержит алюмофосфатное связующее, наполнитель- смесь оксида и нитрида алюминия и модифицирующую добавку - углеродные нанотрубки (УНТ), при соотношении компонентов композиционного материала, масс. %: алюмофосфатная связка - 14-16, УНТ - 0,5-2, наполнитель (Аl2О3-AlN) - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к способу нанесения состава для покрытия, содержащего углерод в форме углеродных нанотрубок, графенов, фуллеренов или их смеси, и металлические частицы, на субстрат с последующей обработкой под давлением и тепловой обработкой покрытия после нанесения на субстрат. Также изобретение относится к полученному способом по изобретению покрытому субстрату и его применению в качестве электромеханического конструктивного элемента. Изобретение обеспечивает низкую механическую изнашиваемость, уменьшение коэффициента трения и хорошую электрическую проводимость покрытия. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 2 пр., 4 ил.

Изобретение относится к повышающим теплопроводность или электропроводность частицам оксида цинка. Частицы представлены следующей формулой (1): ZnMn+ xO1+nx/2 · aH2O (1) где Mn+ означает трехвалентный или четырехвалентный металл, x и a удовлетворяют соотношению 0,002<x<0,05 и 0≤a<0,5, соответственно, n означает валентность металла. Частицы характеризуются содержанием столбчатых частиц 80% или более. Также предложены способ получения частиц оксида цинка, обожженные частицы (А) и (В), смоляные композиции (А) и (В). Изобретение позволяет получить частицы оксида цинка, используемые для улучшения электропроводности или теплопроводности смол. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил., 5 табл., 3 пр.
Изобретение относится к толстопленочной микроэлектронике. Алюминиевая паста для кремниевых солнечных элементов включает частицы порошка алюминия, органическое связующее и стеклофритту, причем в пасте используют мелкодисперсный алюминиевый порошок, частицы которого имеют сферическую форму, причем используется сочетание алюминиевых порошков со средним размером частиц D50 не более 3,0 мкм и 4,0-6,0 мкм в соотношении (10:50):(90:50) соответственно, при следующем соотношении компонентов, в мас.%: алюминиевый порошок 70-80; органическое связующее 15-30; стеклофритта 0-5. В качестве стеклофритты может использоваться смесь висмутатного и свинцово-боросиликатного стекла со средним размером частиц D50 не более 10,0 мкм, предпочтительно 2,0-3,0 мкм. Паста может содержать металлоорганическое соединение и/или кремнийорганическое соединение и/или сополимер в количестве 0-2 мас.%. Паста может содержать наночастицы аморфного диоксида кремния, имеющие размер не более 200 нм и удельную поверхность 100-400 м2/г в количестве 0-2 мас.%. Технический результат - повышение тока короткого замыкания, снижение последовательного сопротивления солнечного элемента, что приводит к повышению КПД, снижение затрат при изготовлении пасты и солнечного элемента. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
Наверх