Polimer kompozitok elektromos vezetőképességének vizsgálata a környezeti hőmérséklet függvényében

Bár a polimerek sok előnyös tulajdonságukkal együtt jó szigetelőképességükkel váltak híressé, nagyon sok esetben alkalmazzuk ezeket az anyagokat villamos szigetelésre, például kábeleknél és fém berendezések szigetelő burkolataként. Azonban az utóbbi években megmutatkozott az igény is, hogy a polimerek előnyös tulajdonságait (pl.: fémeknél kisebb a tömegük, könnyen gyárthatók, alakíthatók) a fémeknél oly jól ismert hő- és elektromosan vezető tulajdonsággal ruházzuk fel.

Ma már léteznek olyan eszközök/berendezések, ahol alkalmazunk vezetőképes polimereket és természetesen vannak még olyan további eszközök is, amik ugyan már működőképesek, azonban ilyen anyagok felhasználásával meg lehetne növelni az élettartamukat vagy akár a teljesítményüket.

Korábbi szakdolgozatomban és TDK munkámban egy ilyen termék anyagának kifejlesztésével foglalkoztam. Ezen munkámban a már előző dolgozatomban fejlesztett és tesztelt anyagok vezetőképességét vizsgálom a hőmérséklet függvényében, abból a megfontolásból, hogy a különböző elektromos berendezésekben használat közben hő fejlődik, illetve bizonyos eszközök üzemi hőmérséklete jóval meghaladja a szobahőmérsékletet.

Ilyen és ehhez hasonló vizsgálatokkal már több kutató is foglalkozik és keresi a választ, hogy a hőmérséklet változása milyen módon befolyásolja a vezetőképességet. A kanadai Concordia Egyetemen M. Mohiuddin és S.V. Hoa poliéter-éterketon és karbon nanocsövek keverékének hőmérsékletfüggését vizsgálva megállapították, hogy magasabb hőmérsékleten az elektronok mozgékonyabbak, ezért nő a vezetőképesség, azonban a hőmérséklet növelésével a befoglaló anyag hőtágulásának hatására a nanocsövek eltávolodnak egymástól, ami csökkenti a vezetőképességet. [1]

L. C. Costa és F. Henry polisztirol mátrixba ágyazott korom felhasználásával készült kompozitot vizsgáltak 80-250 K között és méréseik során megállapították, hogy a vezetőképesség nő a hőmérséklet növelésével. [2]

Jelen dolgozatban különböző befoglaló anyagú, kristályos és amorf mátrixú, kompozitoknak vizsgálom a vezetőképességét, grafit és korom töltőanyag felhasználásával. A hőmérséklet változásának hatásán kívül még vizsgálni szeretném, hogy befolyásolja-e a vezetőképességet a befoglaló anyag szerkezete.

Irodalom:

1. Mohiuddin, M., Hoa, S. V.: Temperature dependent electrical conductivity of CNT_PEEK composites. Composites Science and Technology, vol. 72, 21-27 (2011).

2. Costa, L.C., Henry, F.: DC electrical condustivity of carbon black polymer composites at low temperatures. Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 357, 1741-1744 (2011).

szerző

• 
  Kovács Ágnes
  gépészmérnöki
  nappali alapszak

konzulens

• 
  Király Anett
  doktorandusz, Polimertechnika Tanszék