Correlations between Structures of Expanded Graphite - Polymer Composites and Acoustic Emission Phenomena

• Autorzy: Berdowska A. , Berdowski J. , Aubry F.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0403

Warianty tytułu

PL

Korelacje pomiędzy strukturą kompozytów grafit ekspandowany-polimer a zjawiskami emisji akustycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Compressed expanded graphite was applied as a base matrix to the preparation of microporous composites as products of impregnation, polymerization and carbonization of poly-furfuryl alcohol. During carbonization, the original polymeric structure is transformed into an amorphous turbostratic carbon structure with ultramicropores. The structure, porosity and many chemical and physical properties change after each stage of their technological treatment. The acoustic emission method was used for accurate determination of these changes. It is possible to determine a large number of acoustic emission parameters and therefore to increase the amount of information provided by the studied materials. Acoustic emission pulses, counts rate, events rate, signal peak value and their sums were measured. Also frequency spectrum was received as a result of acoustic emission signal analysis with use of Fourier transformation procedure. The conclusions resulting from the Fourier analysis of the registered spectrum are very interesting and provide information about composite structures as well as bonds between the graphite matrix and the polymer that fills it. Analysis of acoustic emission parameters provides data on physical and chemical processes that would be very difficult to study by means of other techniques. Wide applications of these porous composites make them very interesting subject of the study.

PL

Sprasowany grafit ekspandowany użyto jako bazową matrycę do wytworzenia mikroporowatych kompozytów będących produktami impregnacji, polimeryzacji i karbonizacji alkoholu polifurfurylowego. Podczas procesu karbonizacji oryginalna struktura polimerowa jest przekształcana w strukturę turbostratyczną węgla amorficznego z ultramikroporami. Struktura, porowatość oraz wiele chemicznych i fizycznych własności ulega zmianie na poszczególnych etapach technologicznego procesu. Metodę emisji akustycznej użyto w celu dokładnego przebadania tych zmian. Możliwym jest wyznaczenie w eksperymentach dużej liczby parametrów emisji akustycznej co pozwala uzyskać dużą ilość informacji o badanych materiałach. Zmierzono następujące parametry emisji akustycznej: szybkość zliczeń, szybkość zdarzeń, amplituda impulsu, średnia wartość skuteczna sygnałów oraz sumy tych parametrów. Także analizowano widmo częstotliwościowe sygnałów przy pomocy transformaty Fouriera. Wnioski wynikające z analizy fourierowskiej widm są niezwykle interesujące i dostarczają informacje o strukturze kompozytów oraz o wiązaniach między grafitową matrycą a polimerem wypełniającym ją. Analiza parametrów emisji akustycznej dostarcza wielu danych o fizycznych i chemicznych własnościach, które byłyby bardzo trudne do zbadania przy użyciu innych metod. Szerokie zastosowania omawianej grupy porowatych kompozytów czyni je bardzo interesującym przedmiotem badań.

Słowa kluczowe

EN

compressed expanded graphite; polymer; composite; acoustic emission parameters

PL

grafit ekspandowany; polimer; kompozyty; parametry emisji akustycznej

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2479--2484
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Berdowska A.

• J. Dlugosz University, Institute of Chemistry, Environmental Protection and Biotechnology, 13/15 Armii Krajowej Av., 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Berdowski J.

• J. Dlugosz University, Institute Of Physics, 13/15. Armii Krajowej Av., 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Aubry F.

• Laboratoire de Chimie du Solide Mineral, Universite H. Poincare, Nancy, France

Bibliografia

• [1] A. Celzard, M. Krzesinska, D. Begin, J. Mareche, S. Puricelli, G. Furdin, Carbon 40, 557 (2002).
• [2] A. Celzard, J. Mareche, G. Furdin, Prog Mater Sci. 50, 93 (2005).
• [3] C. Song, T. Wang, X. Wang, J. Qiu, Y. Cao, Separation and Purification Technology 58, 412 (2008).
• [4] C. Song, T. Wang, J. Qiu, T. Cai, J. Porous Mater. 10. 9044, (2007).
• [5] C. Du, P. Ming, M. Hou, J. Fu, Y. Fu, X. Luo, Q. Shen, Z. Shao, B. Yi, J. Power Sourc. 195, 5312 (2010).
• [6] J. Fu, H. Xu, Y. Wu, Y. Shen, Ch. Du, J. of Reinforced Plastics and Composites 31, 3 (2012).
• [7] A. Du, P. Ming, M. Hou, J. Fu, Q. Shen, D. Liang, et al. J. Power Sourc. 195, 794 (2010).
• [8] R. Wlodarczyk, Arch. Metal. and Materials 60, 1, 117 (2015).
• [9] J. Berdowski, S. Berdowska, F. Aubry, Arch. Metal. and Materials 58, 4, 1331 (2013).
• [10] Z. Ranachowski, Pomiary i analiza sygnału emisji akustycznej. Prace IPPT PAN 6, Warszawa 1996.
• [11] A. Zakupin et al., Acoustic Emission, ed. by W. Sikorski, InTech, 173, 2012.
• [12] J. Li, F. Beall, T. Breiner, Advances in Acoustic Emission, ed. by K. Ono, Acoustic Emission Working Group, Nevada, USA, 202, 2007.
• [13] I. Malecki, J. Ranachowski, Emisja akustyczna, PASCAL, Warsawa, (1994).
• [14] J. Berdowski, M. Krzesińska, Proc. Seminaire Groupement de Recherches Europeen, Carbochimie Materiaux Carbones Fonctionnalises, Zakopane, 94, (1998).
• [15] J. Berdowski, E. Berdowska, Karbo, 42, 126, (1997).
• [16] A. Jaroszewska, J. Ranachowski, F. Rejmund, Procesy niszczenia i wytrzymałość, ed. by J. Ranachowski, IPPT PAN, Warszawa, 183, 1996.
• [17] A. Dode, M. Rao, NDT.net, 7, 09, (2002).

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.