1
SPIS TREŚCI
I WSTĘP ...3
II CEL I ZAKRES PRACY...5
III KOMPOZYTY CEMENTOWE...7
3.1.PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI...7
3.2.WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE...8
3.2.1. Mechanizmy i czynniki wpływające na przewodnictwa elektryczne...8
3.2.2. Modele przewodnictwa elektrycznego kompozytów cementowych ...11
IV KOMPOZYTY CEMENTOWE Z DODATKAMI PRZEWODZĄCYMI...14
4.1.WPROWADZENIE...14
4.2.PRZEWODNICTWO ELEKTRYCZNE...19
4.2.1. Przewodnictwo elektryczne kompozytów cementowych z dodatkami przewodzącymi ...20
4.3.REZYSTYWNOŚĆ W FUNKCJI TEMPERATURY...23
4.3.1. Rezystywność kompozytów cementowych w funkcji temperatury ...25
4.4.REZYSTYWNOŚĆ W FUNKCJI ODKSZTAŁCENIA...28
4.4.1. Rezystywności kompozytów cementowych w funkcji odkształcenia ...29
4.5.EFEKT SEEBECKA...38
4.5.1. Efekt Seebecka w wielofunkcyjnych kompozytach cementowych ...41
4.6.REZYSTANCYJNE ELEMENTY GRZEJNE...44
4.6.1. Kompozyty cementowe jako rezystancyjne elementy grzejne...45
4.7.EKRANOWANIE ZAKŁÓCEŃ ELEKTROMAGNETYCZNYCH...47
4.7.1. Kompozyty cementowe do ekranowania zakłóceń elektromagnetycznych ...47
4.8.CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE KOMPOZYTÓW CEMENTOWYCH Z DODATKAMI PRZEWODZĄCYMI...49
4.8.1. Geometria dodatku przewodzącego ...49
4.8.2. Rozmieszczenie dodatków przewodzących w matrycy kompozytu ...52
4.8.3. Zawartość inertnego kruszywa ...53
4.8.4. Inne czynniki...55
V CHARAKTERYSTYKA DODATKÓW PRZEWODZĄCYCH ...57
5.1.WŁÓKNA STALOWE...57
5.2.GRAFIT EKSPANDOWANY...58
5.2.1. Grafit ...58
5.2.2. Grafeny...60
5.2.3. Interkalacyjne związki grafitu ...61
5.2.4. Grafit ekspandowany ...64
5.2.5. Eksfoliacja grafitu ekspandowanego ...69
5.2.6. Zastosowanie grafitu ekspandowanego ...77
5.3.PYŁ GRAFITOWY...80 5.4.WŁÓKNA WĘGLOWE...81 5.5.NANORURKI WĘGLOWE...83 5.6.SZUNGIT...84 5.7.INNE DODATKI...87 5.8.PODSUMOWANIE...88
VI MATERIAŁY I METODY BADAŃ ...89
6.1.PRZYGOTOWANIE PRÓBEK DO BADAŃ...89
6.1.1. Przygotowanie grafitu ekspandowanego...89
6.1.2. Przygotowanie kompozytów cementowych z grafitem ekspandowanym ...89
6.2.METODY BADAŃ...94
6.2.1. Badanie współczynnika przewodzenia ciepła...94
6.2.2. Badanie wytrzymałości na zginanie ...95
6.2.3. Badanie wytrzymałości na ściskanie ...95
6.2.4. Badanie rozkładu wielkości porów...95
2
6.2.6. Badanie zależności rezystywności od zawartości grafitu ekspandowanego ...96
6.2.7. Badanie zależności rezystywności w funkcji temperatury ...96
6.2.8. Badanie zależności rezystywności w funkcji obciążenia...97
6.2.9. Badanie zjawiska Joule’a ...97
6.2.10. Badanie właściwości elektrycznych metodą spektroskopii impedancyjnej...98
VII WŁAŚCIWOŚCI GRAFITU EKSPANDOWANEGO ...100
7.1.GRAFIT EKSPANDOWANY OTRZYMANY METODĄ KONWENCJONALNĄ...100
7.3.GRAFIT EKSPANDOWANY OTRZYMANY METODĄ MIKROFALOWĄ...102
7.4.DOBÓR OPTYMALNYCH WARUNKÓW EKSPANDACJI...104
VIII KOMPOZYTY CEMENTOWE Z GRAFITEM EKSPANDOWANYM...106
8.1.WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE ZACZYNÓW I ZAPRAW CEMENTOWYCH Z GRAFITEM EKSPANDOWANYM...106
8.1.1. Gęstość objętościowa ...106
8.1.2. Wytrzymałość na zginanie ...109
8.1.3. Wytrzymałość na ściskanie ...112
8.1.4. Współczynnik przewodzenia ciepła...113
8.1.5. Nasiąkliwość ...116
8.1.6. Porowatość ...119
8.1.7. Analiza mikroskopowa...121
8.2.WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE I TERMOELEKTRYCZNE ZACZYNÓW I ZAPRAW ZGRAFITEM EKSPANDOWANYM...125
8.2.1. Rezystywność elektryczna ...125
8.2.2. Właściwości elektryczne oznaczone metodą spektroskopii impedancyjnej ...132
8.2.3. Rezystywność w funkcji temperatury...138
8.2.3.1. Temperaturowy współczynnik rezystywności ...138
8.2.3.2. Zmiana rezystywności podczas nagrzewania i ochładzania...141
8.2.4. Rezystywność w funkcji obciążenia...144
8.2.4.1. Zmiany rezystywności w funkcji cyklicznego obciążenia...144
8.2.4.2. Zmiany rezystywności aż do zniszczenia kompozytu ...150
8.2.5. Zjawisko Joule’a...154
8.2.6. Właściwości termoelektryczne ...158
8.2.5.1. Współczynnik Seebecka ...158
8.2.5.2. Zmiany napięcia termoelektrycznego w funkcji gradientu temperatury...163
IX PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE KOMPOZYTÓW Z GRAFITEM EKSPANDOWANYM ...167
9.1.KOMPOZYTY DO MONITOROWANIA TEMPERATURY...167
9.1.1. Pomiar temperatury za pomocą zmian rezystancji w funkcji temperatury ...167
9.1.2. Pomiar temperatury za pomocą zjawiska Seebecka...169
9.2.KOMPOZYTY JAKO REZYSTANCYJNE ELEMENTY GRZEJNE...171
9.3.WYKORZYSTANIE ZMIAN REZYSTANCJI W FUNKCJI ODKSZTAŁCENIA...174
X WNIOSKI KOŃCOWE ...177
