Терморезистивный материал на основе асфальта пропановой деасфальтизации

Авторы патента:

Бахтизин Рауф Загидович (RU)

Доломатов Михаил Юрьевич (RU)

Петров Алексей Михайлович (RU)

Челноков Юрий Викторович (RU)

Юсупов Эдуард Абдрахманович (RU)

H01C7/00 - Нерегулируемые резисторы, имеющие один или несколько слоев или покрытий; нерегулируемые резисторы из порошкообразного токопроводящего или порошкообразного полупроводникового материала с диэлектриком или без него (состоящие из свободного, т.е.незакрепленного, порошкообразного или зернистого материала H01C 8/00; резисторы с потенциальным или поверхностным барьером, например резисторы с полевым эффектом H01L 29/00; полупроводниковые приборы, чувствительные к электромагнитному или корпускулярному излучению, например фоторезисторы H01L 31/00; приборы, в которых используется сверхпроводимость H01L 39/00; приборы, в которых используется гальваномагнитный или подобные магнитные эффекты, например резисторы, управляемые магнитным полем H01L 43/00; приборы на твердом теле для выпрямления, усиления, генерирования или переключения без потенциального или

Владельцы патента RU 2556876:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в технологии получения терморезистивных материалов для приборов, предназначенных для термостатирования объектов при фиксированных значениях температуры, например терморезисторов, нагревательных элементов и регуляторов температуры. Предложено использование в качестве терморезистивного материала асфальта пропановой деасфальтизации, представляющего собой концентрат асфальтосмолистых веществ и высокомолекулярных ароматических и нафтеноароматических соединений. Технический результат: повышение термостойкости материала, выравнивание температурного коэффициента сопротивления по всему интервалу измеряемых температур, избавление от перколяционного эффекта электропроводности и расширение сырьевой базы терморезистивных материалов. 1 ил., 1 табл.

В настоящее время довольно остро стоит вопрос утилизации асфальта пропановой деасфальтизации, а в связи с тенденцией к утяжелению добываемых нефтей эта проблема становится еще важнее.

В работе [Доломатов М.Ю., Масленников В.А., Челноков Ю.В. Исследование и применение продукта переработки тяжелых нефтяных остатков // В сб.: Исследования в области охраны окружающей среды. - М.: НИИТЭНефтехим, 1991] установлено, что асфальт пропановой деасфальтизации обладает значительным температурным коэффициентом сопротивления: при увеличении температуры на 100°С удельное сопротивление падает в 10000 раз. Вышеуказанное свойство позволяет рассматривать асфальт пропановой деасфальтизации как сырье для получения терморезистивных материалов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является терморезистивный материал [А.С. СССР 1372375, кл. Н01С 7/02, опубл. 07.02.1988], включающий органическую основу, при этом в качестве органической основы он содержит органическое соединение, имеющее температуру фазового перехода твердое тело-жидкость в заданном интервале регистрируемых температур, и дополнительно содержит углеродистый материал и аэросил при следующем соотношении компонентов, об.ч.: органическое соединение 100, углеродистый материал 10-41, аэросил 5-20. Материал получали путем смешивания расчетных количеств органического соединения, углеродистого материала и аэросила, механического перемешивания смеси при температуре на 5-20°С выше температуры плавления органического соединения, диспергирования полученной композиции и повторного перемешивания для придания композиции однородности состава. В качестве органического соединения может использоваться бензофенон, дифенил, парафин, пальмитиновая кислота, 4-циано-4-октилоксидифенил, 1,8-диметилнафталин. Использование материала позволяет повысить точность поддержания температуры приборами, изготовленными на его основе, а за счет выбора органической основы с различными температурами плавления расширить температурный диапазон прибора. Известный терморезистивный материал в области фазового перехода имеет высокий положительный температурный коэффициент сопротивления.

Недостатками указанного метода являются относительная сложность изготовления терморезистивного материала, а также резкий скачок температурного коэффициента сопротивления в области фазового перехода. Кроме того, материал, предложенный в аналоге, неоднороден и состоит из крупнодисперсных частиц, вызывающих перколяционные эффекты электропроводности, которые приводят к зависимости электропроводности от плотности упаковки дисперсных частиц. При небольших плотностях упаковки затрудняется перенос заряда между отдельными частицами, что приводит к повышению сопротивления и снижению температурного коэффициента сопротивления, что является нежелательным.

Целью изобретения является повышение термостойкости материала, выравнивание температурного коэффициента сопротивления по всему интервалу измеряемых температур, избавление от перколяционного эффекта электропроводности и расширение сырьевой базы терморезистивных материалов.

Цель изобретения достигается тем, что терморезистивным материалом является асфальт пропановой деасфальтизации, представляющий собой концентрат асфальтосмолистых веществ и высокомолекулярных нафтеновых соединений.

Терморезистивный материал на основе асфальта пропановой деасфальтизации получили следующим способом. Асфальт пропановой деасфальтизации нагревали до температуры размягчения и заливали в металлическую ячейку для придания определенной формы и размера.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) терморезистивного материала измеряли следующим образом. В исследуемый образец терморезистивного материала с двух краев помещали два электрода. С помощью цифрового милливольтметра измеряли сопротивление образца между двумя электродами. Температуру контролировали термопарой, спай которой был помещен между электродами. Удельное электрическое сопротивление ρ (Ом·м) рассчитали по известной зависимости:

где ΔU - падение напряжения, В;

I - сила тока, А;

S - сечение исследуемого образца, м²;

l - расстояние между электродами, м.

В таблице 1 представлена численная характеристика влияния температуры на удельное сопротивление терморезистивного материала.

Таблица 1
Влияние изменения температуры на изменение удельного сопротивления терморезистивного материала
Температура, °С	Удельное сопротивление, Ом·м
20	5,38·10¹²
45	1,70·10¹¹
50	3,45·10¹⁰
60	4,76·10⁹
65	3,12·10⁹
70	1,49·10⁹
75	1,49·10⁹
80	1,27·10⁹
120	5,77·10⁹

На рис.1 представлен график зависимости десятичного логарифма удельного сопротивления терморезистивного материала от температуры.

Данная зависимость имеет коэффициент корреляции по линии Тренда ≈0,99, то есть температурный коэффициент сопротивления носит абсолютно линейный характер, что свидетельствует о его выравнивании по всему интервалу измеряемых температур.

Таким образом, терморезистивные элементы, выполненные на основе асфальта пропановой деасфальтизации, не требуют дополнительного градуирования.

Асфальт пропановой деасфальтизации имеет температуру фазового перехода около 500°С, терморезистивный материал на его основе более термостойкий, чем материал, предложенный в аналоге. Указанное свойство асфальта пропановой деасфальтизации значительно расширяет диапазон измеряемых температур.

Однородность терморезистивного материала на основе асфальта пропановой деасфальтизации позволяет избавиться от перколяционного эффекта электропроводности и не допускает изменений электропроводящих характеристик при изготовлении на его основе терморезистивных устройств.

Кроме того, асфальт пропановой деасфальтизации является побочным продуктом при очистке масел, что позволяет добиться расширения сырьевой базы терморезистивных материалов.

Использование асфальта пропановой деасфальтизации в качестве терморезистивного материала позволяет частично решить проблему его утилизации, снизить стоимость терморезистивных элементов, расширить диапазон измеряемых температур. При этом материал на основе асфальта пропановой деасфальтизации не имеет перколяционного эффекта электропроводности и не требует дополнительной градуировки измерительных элементов, выполненных на его основе.

Терморезистивный материал, содержащий органическую основу, отличающийся тем, что в качестве органической основы используется асфальт пропановой деасфальтизации, представляющий собой концентрат асфальтосмолистых веществ и высокомолекулярных нафтеновых соединений.

Похожие патенты:

Резистивный материал // 2533551

Изобретение относится к радио- и микроэлектронике, а именно к резистивному материалу, содержащему халькогениды серебра, мышьяка и германия. При этом материал дополнительно содержит селенид меди согласно эмпирической формуле: (Ag2Se)x·(Cu2Se)(1-x)·(As2Se3)·(GeSe)2, где 0,6≤х≤0,95.

Разрядник для защиты от перенапряжений // 2529647

Изобретение относится к разряднику для защиты от перенапряжений. Разрядник содержит защищенный от прикосновения корпус (10), расположенный в корпусе активный элемент (20), имеющий выполненный в виде батареи (21) варисторов столбик варисторных элементов и расположенный снаружи корпуса и соединенный электрически с батареей (21) варисторов электрический ввод для присоединения защищаемой от перенапряжений, защищенной при прикосновении высоковольтной установки.

Прецизионный тонкопленочный резистор // 2421837

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных микросборок, а более конкретно для конструирования и изготовления тонкопленочных резисторов на диэлектрических подложках.

Электропроводящий композиционный материал, шихта для его получения и электропроводящая композиция // 2390863

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для изготовления электропроводящих покрытий, пленочных нагревательных элементов.

Способ изготовления высокоомного поликремниевого резистора // 2376668

Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно к технологии изготовления высокоомных поликремниевых резисторов, и может быть использовано в производстве поликремниевых резисторов как в качестве дискретных элементов, так и в составе интегральных схем.

Высокоомный поликремниевый резистор // 2374708

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к конструкции высокоомных поликремниевых резисторов, и может быть использовано как в качестве дискретных приборов, так и в качестве элемента при создании больших и сверхбольших интегральных схем различного назначения.

Резистивный материал для изготовления тонкопленочных резисторов // 2369934

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками. .

Материал для изготовления тонкопленочных резисторов // 2369933

Изобретение относится к области электротехники, в частности к материалу и изготовлению из него тонкопленочных резисторов с прецизионными характеристиками. .

Композиционный резистивный материал // 2364967

Изобретение относится к области электротехники, в частности к композиционному резистивному материалу, который может быть использован при изготовлении нагревательных элементов для местного обогрева в технических и бытовых условиях.

Электропроводящий композиционный материал, шихта для его получения и электропроводящая композиция // 2341839

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для изготовления электропроводящих покрытий резистивных нагревательных элементов.

Резистивный композиционный корунд-углеродный материал // 2559802

Изобретение относится к области электротехнического, радиотехнического и электроэнергетического назначения. Композиционный резистивный материал содержит корунд, связующее на основе силикатного стекла, углеродсодержащую фазу, отличается тем, что корунд взят с размером частиц не более 50 мкм, а связующее дополнительно содержит каолиновую глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: Сухая смесь: Корунд - 69,5-80,0; Каолиновая глина - 15,5-19,8; Углеродсодержащая фаза - 0,2-15; Натриевое стекло - 8-10 в пересчете на сухую смесь. Техническим результатом является повышение стабильности сопротивления при воздействии высокой температуры и напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Материал для варистора высокой напряженности поля // 2570656

Изобретение относится к материалу варистора для разрядника, служащего для защиты от перенапряжения, с целевой напряженностью переключающего поля в диапазоне от 250 до 400 В/мм. Материал варистора содержит ZnO, образующий фазу ZnO, Bi2O3, образующий жидкую фазу, влияющий на рост зерна в процессе спекания, а также шпинельную фазу, включающую смесь Mn, Co, Ni и Сr, а также может дополнительно содержать 0,05% мол. SiO2, причем количество пирохлорной фазы, включенной в материал варистора, таково, что отношение пирохлорной фазы к шпинельной фазе составляет менее 0,15:1. Увеличение напряженности переключающего поля и снижение потери мощности варистора является техническим результатом изобретения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Резистивный углеродный композиционный материал // 2573594

Изобретение относится к области электротехники, в частности к композиционному резистивному углеродному материалу, может найти применение для приготовления высокоэлектропроводных, обеспечивающих надежный электрический контакт паст и клеев, а также при изготовлении промышленных и бытовых нагревателей. Резистивный углеродный композиционный материал включает токопроводящие фазы на основе высокоэлектропроводных марок технического углерода в сочетании с высокоэлектропроводными коллоидными марками графита и термостойкое полимерное связующее. При этом он содержит технический углерод с высокоразвитой удельной площадью поверхности 300÷600 м2/г и выше, с размером частиц от 10 до 50 нм в сочетании с коллоидными графитовыми препаратами с размерами частиц графита менее 4 мкм и раствор термостойкого полимерного связующего. В качестве связующего использован термостойкий полимер в виде раствора. Техническим результатом является повышение удельной электропроводности и уменьшение сопротивления. 7 з.п. ф-лы, 1 табл.

Резистивный материал на основе нестехиометрических сульфидов // 2614738

Изобретение относится к радио- и микроэлектронике и может быть использовано в микроэлектронной аппаратуре с малыми значениями токов и напряжений, где требуются переключения в течение промежутков времени от 25 до 110 минут при 10-150°С. Резистивный материал содержит сульфид серебра, нестехиометрический сульфид германия и нестехиометрический сульфид мышьяка согласно эмпирической формуле: 0,5(Ag2S)⋅(Ge 1+xS)⋅0,5(As2-2xS3), где 0,4≤х≤0,8. Материал проявляет заявленные свойства: функциональную зависимость сопротивления от времени приложения постоянной разности потенциалов, имеет времена релаксации электропроводности от 70 до 196 секунд и величину удельного электросопротивления порядка 105-106 Ом⋅м, в интервале температур 10-150°С. 4 ил., 1 пр.

Резистивный материал на основе стеклообразных халькогенидов с содержанием нанотрубок // 2614942

Изобретение относится к радио- и микроэлектронике и может быть использовано в микроэлектронной аппаратуре с малыми значениями токов и напряжений, где требуются переключения в течение промежутков времени от 20 до 70 минут при 10-150°С. Резистивный материал содержит сульфид серебра, нестехиометрический сульфид германия, нестехиометрический сульфид мышьяка и 7 атомных процентов углерода в виде одностенных нанотрубок согласно эмпирической формуле: AgGe1+xAs1-x(S+CNT)3, где 0,4≤х≤0,6. Техническим результатом является обеспечение времени релаксации электропроводности от 4 до 18 секунд и величины электросопротивления порядка 106-109 Ом⋅м, в интервале температур 10-150°С. 3 ил.