Создание теплопроводящих полимерных композиционных материалов на основе АБС-пластика с применением оксида цинка.

Выпускная квалификационная работа «Создание теплопроводящих полимерных композиционных материалов на основе АБС-пластика с применением оксида цинка» по программе бакалавриата состоит из 4-х глав, введения и заключения, общим объемом 65 страница. В проекте содержится 1 таблица, 4 формулы и 23 рисунков. При написании работы было использовано 40 литературных источников.
Ключевые слова: теплопроводность, растровая электронная микроскопия, АБС-пластик, полимеры, ПКМ, ТПКМ, оксид цинка, нитрид бора, горячее спекание.
Выпускная квалификационная работа посвящена исследованию полимерных композиционных материалов с целю улучшения их теплофизических свойств.
Целью данной выпускной квалификационной работы является: получение и изучение физических свойств теплопроводящих композиционных материалов для светодиодных источников.
Объектом исследования является полимерная матрица с теплопроводящими наполнителями.

Весь текст будет доступен после покупки

Введение 7
1 Теплопроводящие полимерные композиционные материалы 8
1.1 Теория теплопроводности 8
1.1.1 Понятия о теплопроводности, конвективном теплообмене, теплообмене излучением 8
1.1.2 Основные понятия: температурное поле, температурный градиент, тепловой поток, плотность теплового потока 9
1.1.3 Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности 10
1.2 Перколяционная модель 12
1.3 Полимерные композиционные материалы 14
1.4 Теплопроводящие наполнители 20
2 Методы исследования порошковых наполнителей 23
2.1 Растровая электронная микроскопия 23
2. 2 Устройство и работа растрового электронного микроскопа 29
2.3 Технические возможности растрового электронного микроскопа 36
2. 4 Требования к исследуемым образцам 37
2. 5 Получение изображения 38
3 Методы изготовления теплопроводящих ПКМ 46
3. 1 Метод горячего спекания 46
3.2 Введение наноразмерных наполнителей с высокой теплопроводностью в АБС-пластик 49
4 Определение теплофизических свойств 55
4.1 установка для определения теплофизических свойств образцов 55
4.2 расчеты теплопроводности 57
Заключение 60
Список использованных источников 62

Весь текст будет доступен после покупки

1.1.1 Понятия о теплопроводности, конвективном теплообмене, теплообмене излучением

Теплопередача, или теплообмен, – это учение о самопроизвольных необратимых процессах переноса теплоты в пространстве. Под переносом теплоты надо понимать обмен внутренней энергией между различными частями или различными областями рассматриваемой среды.
Перенос теплоты осуществляется тремя элементарными способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Теплопроводность – молекулярный перенос теплоты, обусловленный разностью температур между различными частями тела. Совершая непрерывные хаотические движения, молекулы, атомы, электроны и другие микрочастицы, из которых состоят тела, сталкиваются друг с другом, при этом частицы, обладающие большей энергией, передают ее частично частицам с меньшей энергией. Происходит перенес энергии на уровне микротел.
Конвекция теплоты – перенос теплоты макротелами, то есть перенос теплоты вместе с перемещающейся средой из области с большей температурой в область с меньшей температурой. Конвекция теплоты может происходить только в движущихся средах (жидкостях и газах).
Тепловое излучение – распространение теплоты путем электромагнитных волн. В результате колебания электронов и ионов внутренняя энергия тела превращается в энергию электромагнитных колебаний. При попадании электромагнитных волн на другие тела они частично поглощаются ими и снова превращаются во внутреннюю энергию поглотившего их тела.
По отдельности в природе и на производстве эти виды переноса теплоты почти не встречаются. Чаще всего происходит их совместный перенос. Например, конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью. Совместный перенос теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом. Совместный перенос теплоты теплопроводностью и излучением называется радиационно-кондуктивным теплообменом. Совместный перенос теплоты конвекцией и излучением называется радиационно-конвективным теплообменом.
Теплообмен между движущейся средой и поверхностью твердого тела называется конвективной теплоотдачей, или просто теплоотдачей, а передача теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую их стенку называется теплопередачей [1].

1.1.2 Основные понятия: температурное поле, температурный градиент, тепловой поток, плотность теплового потока

Температурное поле. Перенос теплоты теплопроводностью в газах осуществляется путем диффузии молекул и атомов, а в жидкостях и твердых телах – диэлектриках – путем упругих волн. В металлах перенос энергии в основном, осуществляется диффузией свободных электронов.
Во всех этих телах перенос теплоты теплопроводностью зависит от распределения температуры в них. Совокупность значений температуры во всех точках тела в данный момент времени называется температурным полем.
Если температура тела меняется в пространстве и во времени, температурное поле называется нестационарным, а если температура тела не меняется во времени, температурное поле называется стационарным.
Часто температура тела меняется только по двум направлениям или только по одному направлению. В этих случаях температурные поля называются двумерными и одномерными соответственно.
Температурный градиент. Точки тела, имеющие одинаковую температуру, образуют поверхности равных температур, которые называются изотермическими поверхностями. Изотермические поверхности между собой не пересекаются, так как одна и та же точка тела не может одновременно находиться при разных температурах. Они либо оканчиваются на поверхности тела, либо полностью располагаются внутри него. Линии пересечения изотермических поверхностей с плоскостью образуют на этой плоскости семейство кривых, которые называются изотермами (линии постоянных температур). Они, так же как и изотермические поверхности, не пересекаются между собой и либо замыкаются на себя, либо кончаются на границах тела.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Лыков А. В. Теория теплопроводности: учебное пособие / А. В Лыков ; – Москва : изд «высшая школа», 1967. – 8 с.
2. Тарасевич Ю. Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы. — 2012. — 112 с.
3. Бузмакова М. М. Компьютерное моделирование континуальной перколяции сфер и эллипсоидов с проницаемыми оболочками: дис. ... Канд.физ.-мат. Наук: 05.13.18. — астрахань, 2013. — 168 с.
4. Mertens S., Moore C. Continuum percolation thresholds in two dimensions // physical review e. — 2012. — no. 86. — p. 061109.
Калашникова П. А. Моделирование транспортных свойств полимерных композитов с углеродными нанонаполнителями. Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук. — Москва, 2021 — 19 с.
5. Кленин В.И. Высокомолекулярные соединения: учеб. / В.И. кленин, И.В. федусеенко. – 2-е изд., испр. Спб. : лань, 2013. – 512 с.
6. Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений [текст]: / Б. Н. Арзамасов, и. И. Сидорин, г. Ф. Косолапов и др.; под общ. Ред. Б. Н. Арзамасова. – 2-у изд., испр. И доп. – м.: машиностроение, 1986. - 247 c.
7. Лабораторный практикум по курсу "материаловедение": учебно-методическое пособие [текст]: / В. И. Абрамова, Н. Н. Сергеев, А. Н. Сергеев, И. Д. Зайцев. – Тула: Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. толстого, 2016. – 178 с.
8. Материаловедение: учебник [текст]: / В. И. Абрамова, Н. Н. Сергеев, А. Н. Сергеев, Н. А. Евтушенко; фгбоу впо «тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого». – Тула: Тульский государственный университет, 2015. – 183 с.

Весь текст будет доступен после покупки