Захисний нанокомпозитний матеріал

Реферат: Захисний нанокомпозитний матеріал містить вуглецеві нанотрубки, каталізатор росту базальтову луску та поліхлортифторетилен. UA 93892 U (12) UA 93892 U UA 93892 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до області нанотехнологій, а саме, до захисних нанокомпозитних матеріалів та способів їх одержання і може бути використана для захисту, наприклад, від електромагнітного випромінювання. 7 Відомий захисний нанокомпозитний матеріал [див. патент Росії № 2349615, МПК C09D 05/32, 2009 р.], який містить полімер, каталізатор, отверджувач. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналогу є полімер та каталізатор. Причини, що перешкоджають аналогу одержанню технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є недостатні електропровідність та поглинальна здатність електромагнітного випромінювання. Найбільш близьким аналогом за технічним результатом, який досягається, та сукупністю суттєвих ознак, є захисний нанокомпозитний матеріал [див. патент Росії № 2505572, МПК C01D05/00; C01D05/32, 2013 p.], і який містить вуглецеві нанотрубки, каталізатор ростубазальтову луску та полімер, отверджувач. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та найближчого аналога є вуглецеві нанотрубки, каталізатор росту - базальтова луска та полімер. Недоліками найближчого аналога є недостатня поглинальна здатність електромагнітного випромінювання та недостатня електропровідність. В основу корисної моделі, яка заявляється, поставлено задачу розробити такий захисний нанокомпозитний матеріал, який би в результаті наявності компонентів, які заявляються, дозволили покращати його властивості, тобто підвищити електропровідність та поглинальну здатність електромагнітного випромінювання. Поставлена задача вирішується тим, що у захисному нанокомпозитному матеріалі, що містить вуглецеві нанотрубки, каталізатор росту - базальтову луску та полімер, згідно з корисною моделлю, як полімер беруть поліхлортифторетилен при наступному співвідношенні компонентів, у мас. %: вуглецеві нанотрубки на базальтовій лусці 1-5 поліхлортифторетилен 95-99. Для одержання захисного нанокомпозиційного матеріалу використовували наступні реагенти: базальтова луска поліхлортифторетилен Ф-3М пропан-бутан водень аргон ТУ180-15-001-90 ТУ6-05-1812-77 ГОСТ 20448-90 ГОСТ 3022-80 ДСТУ ГОСТ 10157-79. 30 35 40 45 50 Необхідну кількість базальтової луски з розміром частинок 0,1-0,5 мм поміщали у реактор для хімічного парофазного осадження (CVD реактор), який розігрівали до температури 680720 °C. Далі через CVD реактор пропускали суміш з необхідною кількістю водню та аргону продовж 5 хв., потім пропускали суміш з необхідною кількістю водню та аргону та пропан-бутану протягом 30 хв. Після чого пропускали необхідну кількість аргону протягом 5 хв. Одержаний синтезований матеріал виймали з реактору, охолоджували у вакуумі продовж 30 хв. Далі додавали до необхідної кількості поліхлортифторетилену необхідну кількість синтезованого матеріалу та пресували на гідравлічному пресі за температури 240 °C та тиску 10 МПА. Досліджували діелектричні властивості наноматеріалу одержаного вказаним способом, який нами заявляється, тобто діелектричну проникність на частоті 8,5 ГГц та поглинання за допомогою надвисокочастотного інтерферометра на основі вимірювача різниці фаз РФК2-18 та вимірювача коефіцієнта стоячих хвиль і послаблення Р2-60. Електропровідність композиційного матеріалу на низьких частотах, наприклад 1 кГц, проводили двоконтактним методом на вимірювачі імітансу Е7-14. Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами виконання. Приклад 1. У CVD реактор, який розігріли до 680 °C, поміщали базальтову луску з розміром частинок 0,1-0,5 мм. Через реактор пропускали суміш газів зі швидкістю 2 л/хв. водню та 6 л/хв. аргону продовж 5 хв. Далі продовжували пропускати суміш газів зі швидкістю 2 л/хв. водню та 6 л/хв. аргону та 4л/хв. пропан-бутану продовж 30 хв. Потім ще раз пропускали 6 л/хв. аргону продовж 5 хвилин. Синтезований матеріал виймали з реактору та охолоджували у вакуумі. Потім додавали його до поліхлортифторетилену та пресували за температури 240 °C та тиску 5 МПа. Поставлена задача вирішується (див. приклад 1 таблиці) 1 UA 93892 U 5 10 15 20 Приклади 2-3. Поступали так як описано у прикладі 1, змінюючи вміст компонентів та умови синтезу. Поставлена задача вирішується (див. приклад 2-3 таблиці) Приклади 4, 5. Поступали так як описано у прикладі 1, змінюючи вміст компонентів та умови синтезу. Поставлена задача не вирішується (див. приклад 4 таблиці). Якщо вміст компонентів та умови синтезу нижче меж, які нами заявляються, то при зниженні температури синтезу вуглецевих нанотрубок відбувається зменшення їх росту на поверхні базальтової луски і концентрація не достатня для утворення неперервного перколяційного кластера на поверхні каталізатора. При підвищених температурах синтезу вуглецевих нанотрубок відбувається зростання кількості аморфного вуглецю на поверхні базальтової луски, що зменшує ефективність процесу електропереносу зарядів по поверхні каталізатора. Поставлена задача не вирішується (див. приклад 5 таблиці). Якщо вміст компонентів та умови синтезу вище меж, які нами заявляються, то при низькому вмісті вуглецевих нанотрубок відбувається суттєве зменшення поглинання електромагнітного випромінювання за рахунок зменшення електропровідності і значення концентрації при цьому знаходиться нижче порогу протікання. При високому вмісті вуглецевих нанотрубок відбувається суттєве зменшення поглинання електромагнітного випромінювання матеріалом за рахунок зростання коефіцієнта відбиття внаслідок високої електропровідності. Таким чином, за рахунок використання дій та компонентів, які нами заявляються, досягається розширення функціональних можливостей, а саме, підвищення електропровідності та поглиненої здатності електромагнітного випромінювання за рахунок рівномірного розподілення нанотрубок по поверхні базальтової луски і більш ефективно використовується скінефект на надвисоких частотах. Таблиця Вміст та характеристики захисного і нанокомпозитного матеріалу Концентрація Поглинання вуглецевих Концентрація Температу Коефіцієнт електромагнітного Електропро № нанотрубок на поліхлортифто ра стоячої випромінювання в відність Ом прикладу поверхні ретилена, 1 -1 синтезу, °C хвилі діапазоні 8,5-12 ·см базальтової Мас. % ГГц, ДБ луски, Мас. % -5 1. 3 97 700 1,3-1,5 0,5-1,3 2·10 -6 2. 1 99 680 1,2-1,4 0,3-1,1 5·10 -5 3. 5 95 720 1,4-1,6 0,5-1,3 4·10 -10 4. 0,5 99,5 700 1,2-1,3 0,1-0,5 2·10 -4 5. 6 92 700 1,8-2,5 1,1-1,2 3·10 6. найближч 5 1,3-1,5 0,1-0,8 ий аналог 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Захисний нанокомпозитний матеріал, що містить вуглецеві нанотрубки, каталізатор росту базальтову луску та полімер, який відрізняється тим, що як полімер беруть поліхлортифторетилен при наступному співвідношенні компонентів, у мас. %: вуглецеві нанотрубки на 1-5 базальтовій лусці поліхлортифторетилен 95-99. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2