Способ получения композиционного материала с ориентированными углеродными нанотрубками

Авторы патента:

Красновский Александр Николаевич (BY)

B29C70/80 - формование уплотняющих материалов в закрытых элементах

B29C70/60 - включающие комбинации различных видов наполнителей, введенных в материал матрицы, образующий один или более слоев, и со слоями, не имеющими наполнителей или без таких слоев

B29C70/02 - включающие комбинации армирующих элементов и наполнителей, введенных в матричный материал, образующих один или более слоев, с неармированными или ненаполненными слоями или без них

Владельцы патента RU 2751882:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") (RU)

Изобретение относится к области производства композиционных материалов, состоящих из армирующего материала, полимерной матрицы и наполнителя, в роли которого выступают углеродные нанотрубки, и может быть использовано при создании композиционных материалов с повышенной прочностью за счет использования однородного постоянного электрического поля, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок и ориентирующего нанотрубки. Способ получения композиционного материала с ориентированными углеродными нанотрубками, заключающийся в создании полимерного композиционного материала с ориентированными нанотрубками с помощью электрического поля, где армирующий материал пропускается через пропиточную ванну, содержащую полимерное связующее и углеродные нанотрубки в направлении вектора напряженности однородного постоянного электрического поля, возникающего при подаче постоянного электрического тока, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок и ориентирующего нанотрубки вдоль направления движения армирующего материала. Технический результат - повышение прочности на разрыв за счет использования однородного постоянного электрического поля, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок и ориентирующего нанотрубки вдоль направления движения армирующего материала, то есть вдоль направления приложения силы. 2 ил., 1 табл.

Известен способ получения композиционного армированного материала, позволяющий ориентировать углеродные нанотрубки под углом 90° относительно направления укладки армирующих волокон воздействием электрического поля частотой от 0 до 30 кГц и напряженностью от 20 до 150 В/мм (Патент РФ №2468918. опубликованный 10.12.2012).

Недостатком данного способа является то, что углеродные нанотрубки будут ориентированы перпендикулярно направлению укладки, что сделает их концентраторами напряжений в случае приложения силы вдоль армирующего материала, а кроме того, углеродные нанотрубки в данном случае требуют предварительной обработки ультразвуком в растворителе с последующим удалением растворителя.

Известен способ получения слоистого углеродного композиционного материала с высоким сопротивлением к расслаиванию включает пропитку слоистого углеродного материала полимерным связующим, которое содержит углеродные нанотрубки, ориентированными в магнитном поле (патент РФ 2380232, опубликовано 27.01.2010 г.).

Недостатками данного способа является то, что он требует модифицированных углеродных нанотрубок, а кроме того, ориентирует нанотрубки в направлении, перпендиклярном слоям, что может стать концентратором напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа способ получения композиционного материала с ориентированными углеродными нанотрубками, позволяющий создать полимерный нанокомпозиционный материал с ориентированными нанотрубками с помощью электрического поля (патент CN 1843905 A, опубликовано 11.10.2006 г.).

Недостатками известного способа, в том числе технической проблемой является то, что в нем не используются волокна или какой-либо другой армирующий материал, кроме углеродных нанотрубок, что не позволяет добиться большей прочности на разрыв.

В основу заявленного изобретения был положен технический результат - повышение прочности на разрыв за счет использования однородного постоянного электрического поля, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок и ориентирующего нанотрубки вдоль направления движения армирующего материала, то есть вдоль направления приложения силы.

Технический результат достигается тем, что в способе получения композиционного материала с ориентированными углеродными нанотрубками, заключающемся в создании полимерного композиционного материала с ориентированными нанотрубками с помощью электрического поля, армирующий материал пропускается через пропиточную ванну, содержащую полимерное связующее и углеродные нанотрубки в направлении вектора напряженности однородного постоянного электрического поля, возникающего при подаче постоянного электрического тока, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок и ориентирующего нанотрубки вдоль направления движения армирующего материала.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема установки, где 1 - армирующий материал, 2 - пропиточная ванна, 3 - обкладки, 4 - ориентирующий блок, 5 - ролики, 6 - оправка, 7 - емкость со связующим, 8 - шпулярник, 9 - оси, 10 - углеродные нанотрубки, 11 - полимерное связующее.

На фиг. 2 приведена принципиальная схема ориентирующего блока, где 12 - трансформатор, 13 - диодный мост.

Способ получения композиционного материала с ориентированными углеродными нанотрубками заключается в создании полимерного композиционного материала с ориентированными нанотрубками с помощью электрического поля, при этом армирующий материал 1 пропускается через пропиточную ванну 2, содержащую полимерное связующее 11 и углеродные нанотрубки 10 в направлении вектора напряженности однородного постоянного электрического поля, возникающего при подаче постоянного электрического тока, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок 10 и ориентирующего нанотрубки вдоль направления движения армирующего материала 1.

Способ получения композиционного материала с ориентированными углеродными нанотрубками реализуется следующим образом.

Армирующий материал 1 (нити, ленты, волокна) проходит в пропиточную ванну 2, в которой установлены обкладки 3, соединенные с ориентирующим блоком 4, после чего проходит через ролики 5 и наматывается на оправку 6.

Армирующим материалом 1 может быть волокно, например угольное, нити, например, стеклонити, различные ленты. Полимерным связующим 11 могут быть различные смолы, как то: эпоксидные смолы, полиэфирные смолы, полиамидные смолы, лаки, например, бакелитовые.

Для реализации изобретения были выбраны эпоксидно-диановая смола в качестве связующего, стеклонить в качестве армирующего материала.

В таблице показаны значения

Проведенные эксперименты показывают, что указанный способ позволяет повысить прочность до 1,68 раза.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, отраженная в формуле изобретения обеспечивает заявленный технический результат, то есть создание композиционных материалов с повышенной прочностью за счет использования однородного электрического поля, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок и ориентирующего нанотрубки.

Способ получения композиционного материала с ориентированными углеродными нанотрубками, заключающийся в создании полимерного композиционного материала с ориентированными нанотрубками с помощью электрического поля, отличающийся тем, что армирующий материал пропускается через пропиточную ванну, содержащую полимерное связующее и углеродные нанотрубки в направлении вектора напряженности однородного постоянного электрического поля, возникающего при подаче постоянного электрического тока, разрушающего агломераты углеродных нанотрубок и ориентирующего нанотрубки вдоль направления движения армирующего материала.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к защитным покрытиям для медицинских имплантатов из никелида титана, и может быть использовано при производстве эндопротезов с увеличенным сроком службы. Способ получения антикоррозионного покрытия на изделиях из монолитного никелида титана включает последовательное нанесение трех чередующихся слоев титан-никель-титан в атмосфере аргона и нагрев изделий до температуры 800-900°С, достаточной для самопроизвольного начала реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, в течение 60±5 с в атмосфере аргона при давлении 10 Па.

Способ получения наночастиц хитозана с включенным ципрофлоксацином // 2751699

Изобретение относится к способу получения наночастиц хитозана с включенным ципрофлоксацином, в котором к раствору хитозана в 0,5% растворе уксусной кислоты (4 мг/мл, рН 4,6) добавляют раствор ципрофлоксацина (2 мг/мл), после чего по каплям в течение 5 мин добавляют раствор, содержащий 4 мг/мл триполифосфата натрия и 20 мг/мл октановой кислоты, затем смесь перемешивают 1 ч при (26±1)°С, наночастицы отделяют центрифугированием при 5000 об/мин в течение 30 мин.

Интегральный оптический сенсор для определения примесей в газовоздушных средах // 2751449

Изобретение относится к области измерительной техники и касается интегрального оптического сенсора для определения наличия примесей в газовоздушных средах. Сенсор включает в себя размещенные на подложке из оптически прозрачного диэлектрического материала с коэффициентом преломления N1 элементы ввода и вывода излучения и чувствительный элемент в виде волновода, также выполненный из оптически прозрачного диэлектрического материала с коэффициентом преломления N2, где N2>N1.

Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия // 2751401

Изобретение относится к способу получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия, модифицированного фуллереном С60, и может быть использовано в машиностроении и авиакосмической отрасли. Способ получения наноструктурного композиционного материала на основе алюминия включает обработку алюминиевого сплава и фуллерена С60 в планетарной мельнице, при этом смесь из стружки сплава алюминия с 6 мас.% магния и порошка фуллерена С60 в количестве 0,1- 0,5 мас.% разделяют на две порции, первую порцию обрабатывают в планетарной мельнице при 1600 оборотах в минуту 15 минут, а вторую при 1800 оборотах 45 минут, порции объединяют в соотношении 1:1, обрабатывают в планетарной мельнице при 900 оборотах в минуту 25 минут, прессуют заготовку при 550 МПа и проводят прямую экструзию со степенью деформации 5-7 при давлении 1-1,5 ГПа и температуре 280±5°С.

Композитный материал на основе квазикристалла системы al-cu-fe и способ его получения // 2751205

Изобретение относится к порошковым технологиям получения твердых объемных композиционных материалов на основе квазикристаллов. Композитный материал на основе квазикристаллического порошка системы Al-Cu-Fe содержит никелевую связку в виде равномерной армирующей никелевой сетки при содержании никеля в композите не выше 3 мас.%.

Способ получения наноструктурированного материала для анодов металл-ионных аккумуляторов // 2751131

Изобретение относится к области электроники и нанотехнологии, а именно к способу получения наноструктурированного материала для анодов щелочных металл-ионных аккумуляторов, в частности для литий- и натрий-ионных аккумуляторов. Изобретение позволяет получать наноструктурированные пористые сульфиды молибдена или ванадия, или их гибриды (VS2/графеновый материал или МоS2/графеновый материал), характеризующиеся высокой емкостью для литий-ионных и натрий-ионных аккумуляторов, которые также могут найти применение, например, в катализе, в сенсорных устройствах и других областях техники.

Формованный углеродный сорбент с гликолевой кислотой, способ его получения и способ лечения бактериального вагиноза // 2751000

Группа изобретений относится к формованному углеродному сорбенту, его получению и применению в медицине в качестве аппликатора для лечения бактериального вагиноза. Модифицированный сорбент представляет собой формованный мезопористый углеродный сорбент цилиндрической формы и геометрическими размерами: диаметр 8-10 мм, длина 45-60 мм, с одним внутренним каналом круглого сечения, удельной адсорбционной поверхностью не более 50 м2/г, прочностью на раздавливание не менее 20 кг/см2, содержанием гликолевой кислоты в виде полигликолида не менее 5 до 7,4 мас.%.

Металлический сплав с высокими эксплуатационными характеристиками для аддитивного производства деталей машин // 2750946

Изобретение относится к металлургии, а именно к металлическому сплаву с высокими эксплуатационными характеристиками и может быть использовано для аддитивного производства деталей машин, в частности сопла газовой турбины. Металлический сплав для изготовления сопла газовой турбины методом аддитивного производства, состоящий из, мас.%: O 0,01–0,05, N 0,005–0,025, S менее 0,003, C 0,005–0,07, Mn 0,6–0,8, Si 0,8–1,0, P менее 0,04, Cr 27–33, Ni 11–12, W 5–9, Fe 0,4–0,7, Ta менее 0,001, B менее 0,003, Cu менее 0,001, Zr менее 0,003, Co - остальное.

Способ изготовления проволоки из (α+β)-титанового сплава длиной менее 8500 м для аддитивных технологий // 2750872

Изобретение относится к изготовлению проволоки из титанового сплава для аддитивной технологии. Способ изготовления проволоки из (α+β)-титановых сплавов длиной не менее 8500 м для аддитивных технологий включает нагрев заготовки, деформацию заготовки путем волочения или прокатки в несколько проходов.

Способ выращивания нитевидных кристаллов кремния // 2750732

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых материалов. Способ выращивания нитевидных кристаллов кремния включает подготовку кремниевой пластины путем нанесения на ее поверхность частиц катализатора из двухкомпонентного сплава металл-кремний эвтектического состава с последующим помещением в ростовую печь, нагревом, подачей в газовую фазу водорода и тетрахлорида кремния, осаждением кремния из газовой фазы по схеме пар → жидкая капля → кристалл при температуре, минимально превышающей температуру эвтектики.

Способ формирования композитного укупорочного средства // 2569357

Изобретение относится к способу формирования композитного укупорочного средства. Указанное средство включает в себя внешний укупорочный колпачок, включающий в себя участок верхней стенки и внутренний уплотнительный вкладыш.