RU2100914C1 - Резистивный нитевидный материал - Google Patents

Резистивный нитевидный материал Download PDF

Info

Publication number
RU2100914C1
RU2100914C1 RU96119063/07A RU96119063A RU2100914C1 RU 2100914 C1 RU2100914 C1 RU 2100914C1 RU 96119063/07 A RU96119063/07 A RU 96119063/07A RU 96119063 A RU96119063 A RU 96119063A RU 2100914 C1 RU2100914 C1 RU 2100914C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thread
current
pyrocarbon
conducting
resistive
Prior art date
Application number
RU96119063/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU96119063A (ru
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" filed Critical Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ"
Priority to RU96119063/07A priority Critical patent/RU2100914C1/ru
Priority to PCT/RU1997/000312 priority patent/WO1998015158A1/ru
Publication of RU96119063A publication Critical patent/RU96119063A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2100914C1 publication Critical patent/RU2100914C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10Coating
    • C03C25/42Coatings containing inorganic materials
    • C03C25/44Carbon, e.g. graphite
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/145Carbon only, e.g. carbon black, graphite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к материалам, обладающим способностью проводить электрический ток. Предлагаемый резистивный нитевидный материал содержит нить из пучка кремнеземных моноволокон и адгезионное связанное с ним электропроводное покрытие, выполненное в виде сплошного равномерного слоя пироуглерода слоистой микроструктуры. Материал имеет прочность на разрыв не менее 8 кг, удельное линейное сопротивление 3 - 7 кОм/м и разброс электросопротивления по длине не более 8 - 10%. Резистивный нитевидный материал может быть использован в производстве электропроводящих тканей, бинтов, сеток, электропроводящих матриц в композиционных материалах. Техническим результатом изобретения является повышение прочности и равномерности электропроводящих свойств. 4 ил.

Description

Изобретение относится к материалам, обладающим способностью проводить электрический ток, в частности к материалам, которые могут быть использованы в производстве электропроводящих тканей, бинтов, сеток, электропроводящих матриц в композиционных материалах, нагревательных элементов и т.д.
Известен материал, полученный в [1] который представляет собой нить диаметром 15 мкм, покрытую оболочкой из пирографита толщиной 5000 А. Для его получения используют метан и поддерживают температуру нити 1300oC. Такой материал имеет сопротивление на участке 30 см около 400000 Ом, а используемая мощность примерно 3,6 Вт.
Известен материал [2] получаемый обработкой в среде природного газа нити, намотанной на катушку и состоящей из пучка моноволокон кремнезема при 800 900oC в течение 15 мин. При этом на поверхности моноволокон протекает гетерогенная реакция образования пироуглеродного слоя волокнистой микроструктуры, адгезионно связанных с поверхностью кремнеземного волокна. Образующийся нитевидный материал способен проводить электрический ток и по технической сущности и достигаемому эффекту может рассматриваться в качестве прототипа.
Недостатком такой электропроводящей нити является
малая прочность на разрыв (0,5 1,5 кг),
большое удельное сопротивление (не менее 80 кОм/м),
неравномерность электропроводящих свойств, достигающих 100% и более на последовательных участках нити,
необходимость предварительного специального отбора материала основы для получения нити длиной более метра.
Задача изобретения устранение указанных недостатков. Указанные недостатки были устранены предложенным резистивным материалом, содержащим нить из пучка кремнеземных моноволокон и адгезионно связанное с ним электропроводное покрытие, выполненное в виде сплошного равномерного слоя пироуглерода, причем покрытие выполнено из пироуглерода слоистой микроструктуры, при этом материал имеет прочность на разрыв не менее 8 кг, удельное линейное сопротивление 3 7 кОм/м и разброс электросопротивления по длине не более 8 10%
Кремнеземная нить имеет равномерное по всей длине покрытие в виде пироуглерода слоистой микроструктуры, наносимого путем пиролиза при непрерывной подаче в зону реакции кремнеземной нити и смеси инертного газа и пара или паров диоксидированных углеводородных жидкостей.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В настоящее время установлено [2] что микроструктура пироуглерода бывает трех типов: мозаичная, волнистая или турбулентная и слоистая.
Мозаичная структура образуется при относительно низкой температуре осаждения пироуглерода, имеет высокую плотность. Кристаллы обладают малыми размерами, не образуют сплошного слоя. При этом высокая плотность самого пироуглерода объясняется незначительным присутствием микропор между кристаллами.
Волнистая микроструктура формируется при промежуточных температурах и имеет кристаллы малых размеров. Пироуглерод на ее основе обладает низкой плотностью, так как волнистая микроструктура имеет значительную пористость в виде микропор между структурными элементами.
Слоистая микроструктура образуется при высоких температурах отложения. Пироуглерод на ее основе имеет высокую плотность и равномерное распределение по поверхности. Образовавшиеся слои располагаются параллельно поверхности отложения.
При температуре получения пироуглеродного слоя, указанного у прототипа, а именно 800 900oC, пироуглерод выделяется в виде волокнистой разрозненной ммикроструктуры, неравномерно осажденной по длине волокна. На фиг. 1, представляющей собой снимок, выполненный на просвечивающем электронном микроскопе Н-800 в режимах светлого поля, расположено кремнеземное волокно, а по середине видно осажденное пироуглеродное покрытие. При этом неравномерность осаждения пироуглерода, исходя из данной фигуры, может достигать 300 400% и более.
В предлагаемом техническом решении образование резистивного нитевидного материала происходит при 1000 1100oC, и в этом случае пироуглеродный слой представляет собой слоистую микроструктуру, равномерно распределенную по поверхности волокна (фиг. 2). Кроме того, за счет применения в качестве донора пироуглерода диоксидированной углеродной жидкости или их смеси с молекулярной массой 300 600 У.Е. достигается увеличение прочности резистивной по сравнению с нитью, получаемой путем преобразования природного газа, используемого в прототипе. Размер первичных зерен в том и другом случае составляет 20 А, но природный газ, проникая между первичными моноволокнами, разрыхляет их, уменьшая тем самым прочность нити в целом, а углеродная жидкость, обладая существенно большей молекулярной массой, не делает этого.
Следует добавить, что пироуглеродный слой в материале, получаемый по способу, указанному в прототипе, имеет низкую адгезию к поверхности кремнеземной нити и легко с нее скалывается, образуя непокрытые участки (фиг. 3). В предлагаемом нами материале такого не происходит (фиг. 4).
Указанные недостатки, присущие материалу, созданному в соответствии с процессом образования пироуглеродного слоя у прототипа, приводят к большому разбросу электросопротивления по длине нити (100% и более), высокой величине электросопротивления (нижний порог не менее 80 кОм/м) и низкой разрывной прочности (0,5 1 кг при использовании кремнеземной основы с линейной плотностью 180 текс), что делает такую нить малопригодной для практического использования.
Предлагаемый нами материал имеет нижний порог электросопротивления не более 3 7 кОм/м, прочность на разрыв не менее 8 кг (при использовании кремнеземной основы с линейной плотностью 180 текс) и разброс электросопротивления по длине нити, не превышающий 8 10%
Поскольку имеется потребность в такого рода резистивных нитевидных материалах и способ их изготовления реализуется посредством известных приемов, известных узлов и известных материалов, то предлагаемое соответствует условию "промышленная применимость". В результате использования резистивного материала можно получать изделия широкой области применения (электрообогреваемую одежду, оттаиватели для холодильников, нагреватели для теплиц и т.п.), что соответствует условию "изобретательский уровень".
Способ получения предлагаемого материала может быть реализован в соответствии с патентом на изобретение (заявка N 95119993/07 (035158) от 01.12.95 Способ получения резистивного нитевидного материала.)
Пример 1. В трубчатый реактор, выполненный из кварцевого стекла, длиной 0,7 м и внутренним диаметром 4 мм, при постоянной температуре 1000oC, сохраняемой по всей длине высокотемпературной части реактора, составляющей не менее 0,5 м, пропускают кремнеземную нить марки К IIсб-180 ТУ 6-48-52-90 линейной плотностью 180 текс. Скорость подачи нити 2 мм/с. Одновременно со скоростью 3 л/мин в реактор подают инертный газ азот, предварительно пропущенный через емкость с керосином.
Полученный резистивный материал обладает прочностью на разрыв 8,5 9 кг, электросопротивлением 7 кОм/м и неравномерностью электропроводящих свойств 10%
Пример 2. В трубчатый реактор длиной 0,9 м с внутренним диаметром 5 мм, выполненный из кварцевого стекла при постоянной температуре 1100oC, охраняемой по всей длине высокотемпературной части протяженностью 0,7 м пропускают кремнеземную нить марки К Iiсб-180 ТУ 6-48-52-90 линейной плотностью 110 текс. Скорость подачи нити 10 мм/с. Одновременно со скоростью 0,5 л/мин в реактор подают инертный газ азот, предварительно пропущенный через емкость с диоксидированной углеродной жидкостью уайт-спиритом.
Полученный резистивный материал обладает прочностью на разрыв 8 кг, электросопротивлением 3 кОм/м и неравномерностью электропроводящих свойств 7%

Claims (1)

  1. Резистивный нитевидный материал, содержащий нить из пучка кремнеземных моноволокон и адгезионно связанное с ним электропроводное покрытие, выполненное в виде сплошного равномерного слоя пироуглерода, отличающийся тем, что покрытие выполнено из пироуглерода слоистой микроструктуры, при этом материал имеет прочность на разрыв не менее 8 кг, удельное линейное сопротивление 3 7 кОм/м и разброс электросопротивления по длине не более 8 - 10%
RU96119063/07A 1996-10-02 1996-10-02 Резистивный нитевидный материал RU2100914C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96119063/07A RU2100914C1 (ru) 1996-10-02 1996-10-02 Резистивный нитевидный материал
PCT/RU1997/000312 WO1998015158A1 (fr) 1996-10-02 1997-10-02 Materiau de type fil resistant et procede de fabrication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96119063/07A RU2100914C1 (ru) 1996-10-02 1996-10-02 Резистивный нитевидный материал

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96119063A RU96119063A (ru) 1997-10-10
RU2100914C1 true RU2100914C1 (ru) 1997-12-27

Family

ID=20185814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96119063/07A RU2100914C1 (ru) 1996-10-02 1996-10-02 Резистивный нитевидный материал

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2100914C1 (ru)
WO (1) WO1998015158A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001047825A1 (en) * 1999-12-28 2001-07-05 C.T.P. Cable Technology Procurement Ag A method of preparing a carbon-quartz composite

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU75700A1 (ru) * 1948-04-23 1948-11-30 Д.С. Лев Способ получени формованных изделий из минерального волокна
US3900540A (en) * 1970-06-04 1975-08-19 Pfizer Method for making a film of refractory material having bi-directional reinforcing properties
DE2440428A1 (de) * 1974-08-23 1976-03-04 Int Uni Heat Anstalt Elektrisch leitendes textilmaterial
FR2516914B1 (fr) * 1981-11-26 1986-03-14 Commissariat Energie Atomique Procede de densification d'une structure poreuse
CA2004234C (en) * 1988-12-01 1994-04-19 Keiji Oohashi Optical fiber production method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. DE, патент, 1646924, кл. 80B 8/15, 1970. 2. RU, патент, 20198492, кл. C 03 B 37/00, 1994. *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998015158A1 (fr) 1998-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20090282802A1 (en) Carbon nanotube yarn, thread, rope, fabric and composite and methods of making the same
US9362024B2 (en) High voltage transmission line cable based on textile composite material
EP2607518B1 (en) Nanostructured antennas
US3829327A (en) Carbon paper
US7754283B2 (en) Continuous production of carbon nanotubes
KR20090033138A (ko) 면가열원
US7401460B2 (en) Textile thread having a polytetrafluoroethylene wrapped core
US3762941A (en) Modification of carbon fiber surface characteristics
US20100140259A1 (en) Carbon nanotube heater
CN101911827B (zh) 碳发热体及其制造方法
WO2014152498A1 (en) Methods of making nanofiber yarns and threads
US11161329B2 (en) Multilayer composites comprising heat shrinkable polymers and nanofiber sheets
JP2013076198A (ja) Cnt/炭素繊維複合素材、この複合素材を用いた繊維強化成形品、および複合素材の製造方法
EP2136603B1 (en) Heater and method for making the same
RU2100914C1 (ru) Резистивный нитевидный материал
US3853600A (en) Improved carbon fiber reinforced composite article
EP0725768B1 (fr) Procede d'infiltration chimique en phase vapeur d'un materiau au sein d'un substrat fibreux avec etablissement d'un gradient de temperature dans celui-ci
GB1600253A (en) Porous heater elements
US3679475A (en) Method for producing boron-carbon fibers
RU2147393C1 (ru) Электропроводная ткань и способ ее изготовления
US3479205A (en) Process for producing boron filament
RU2018492C1 (ru) Электропроводящий элемент на основе моноволокон с углеродным покрытием и способ его изготовления
US3861953A (en) Node-free boron composite filament
TW201925083A (zh) 經絕緣化之奈米纖維紗
CN101868073A (zh) 线热源

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041003