RU2100914C1 - Резистивный нитевидный материал - Google Patents
Резистивный нитевидный материал Download PDFInfo
- 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
Links
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 title 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/42—Coatings containing inorganic materials
- C03C25/44—Carbon, e.g. graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating 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
- H05B3/14—Heating 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
- H05B3/145—Carbon 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.
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.
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".
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.
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.
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)
- 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%
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)
| 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)
| 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 |
-
1996
- 1996-10-02 RU RU96119063/07A patent/RU2100914C1/ru not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-10-02 WO PCT/RU1997/000312 patent/WO1998015158A1/ru active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
| 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 |