Właściwości mikrosfer glinokrzemianowych z warstwą Cu jako składnika wielofunkcyjnych kompozytów cementowych

• Autorzy: Pichór W.

Warianty tytułu

EN

Properties of electroless cu coated fly-ash cenosphere particles for smart cement-based composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości mikrosfer glinokrzemianowych pozyskiwanych jako uboczny produkt spalania węgla kamiennego, które pokrywano warstwą miedzi metodą bezprądową. Przewodzący lekki wypełniacz jest atrakcyjnym składnikiem kompozytów, pozwalającym rozszerzyć zakres ich stosowania. W szczególności dotyczy to kompozytów cementowych, w których obecność przewodzącego dodatku pozwala na wykorzystanie tego rodzaju materiałów w formie zapraw lub betonów do monitoringu temperatury budynków, ich stanu naprężeń lub do ekranowania przed niekorzystnym oddziaływaniem pola elektromagnetycznego. W badaniach prowadzono miedziowanie mikrosfer, w którym jako nośnika miedzi użyto CuSO4*5H2O. Stosowano dwa rodzaje aktywatorów: PdCl2 i AgNO3. Przeprowadzono badania podstawowych cech fizycznych mikrosfer z warstwami metalicznymi: gęstość nasypową, współczynnik przewodzenia ciepła i opór właściwy. Określono odporność naniesionych warstw miedzi na ścieranie w teście polegającym na oddziaływaniu strumienia ścierniwa. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono możliwość stosowania metody bezprądowej do pokrywana mikrosfer glinokrzemianowych warstwami metalicznymi oraz przydatność tak modyfikowanych mikrosfer jako składnika cementowych kompozytów wielofunkcyjnych.

EN

The result of investigation the physical properties of Cu coated cenospheres from coal fly-ash by electroless method were presented. Such lightweight filler with conductive metal layer is an interesting material which may improve the range of potentially application of composites with different matrixes, especially cement based composites. Cement mortars or concretes with conductive filler may be use to monitoring of wall temperatures in building and measuring of load or stresses into building walls. Also the cement-based composites with conductive filler may be use to electromagnetic interference shielding. Graphite or carbon fibers most common were use as conductive materials but in case of insulating materials is possible to modify by metallization the lightweight aggregates (e.g. cenospheres from coal ash) to obtain electro conductive filler. The Cu layer on the cenospheres surface were obtained by electroless method from CuSO4*5H2O using two kinds of activators: PdCl2 i AgNO3. SEM observation and XRD analysis were made. In both cases the Cu layer were compact but in case of AgNO3 activator the layer were more porous. The basic physical properties: bulk density, thermal conductivity and electrical resistivity were shown. The abrasive resistance were also obtained by abrasion test which is simulation of cenospheres behavior during mortar mixing. The obtained results shows that the electroless method of Cu coating of cenospheres are useful and the modified cenospheres with metal layer may be use as conductive filler of cement-based multifunctional composites.

Słowa kluczowe

PL

mikrosfera; kompozyt cementowy; bezprądowe miedziowanie; powłoka metaliczna

EN

cenosphere; cement composite; electroless metallization; Cu deposition; metal layer

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 2
• Strony: 164--169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pichór W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Lilkov V., Djabarov N., Bechev G., Kolev K., Properties and hydration products of lightweight and expansive cements. Part I: Physical and mechanical properties, Cement and Concrete Research 1999, 29, 1635-1640.
• [2] Pichór W., Petri M., Właściwości kompozytów cementowo-włóknistych z dodatkiem mikrosfer, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 11, 319-325.
• [3] Matyszewski T., Bania A., Mickiewicz D., Właściwości be-tonów piaskowych z dodatkiem mikrosfer, Cement-Wapno-Gips 1986, 2-3, 53-55.
• [4] Suryavanshi A.K., Swamy R.N., Development of light-weight mixes using ceramic microspheres as fillers, Cement and Concrete Research 2002, 32, 1783-1789.
• [5] Wen S., Chung D.D.L., Seebeck effect in steel fiber rein-forced cement. Cement and Concrete Research 2001, 30, 661-664.
• [6] Chung D.D.L., Cement-matrix composites for smart structures, Smart Materials Structures 2000, 9, 389-401.
• [7] Wen S., Chung D.D.L., Cement-based thermocouples, Cement and Concrete Research 2001, 30, 507-510.
• [8] Pichór W., Możliwości wykorzystania cementowych kompozytów multifunkcjonalnych do monitorowania stanu obiektów budowlanych, Mat. Sem. Miasto Przyszłości i Dziedzictwo Kulturowe - Pomorze 2005, Rewitalizacja Budowli Miejskich, Politechnika Gdańska, Gdańsk 2005, 157-160.
• [9] Hui Li, Hui-gang Xiao, Jin-ping Ou, A study on mechanical and pressure-sensitive properties of cement mortar with nanophase materials, Cement and Concrete Research 2004, 34, 435-438.
• [10] Hussain M., Yong-ho Choa, Niihara K., Fabrication process and electrical behavior of novel pressure-sensitive composites, Composites: Part A 2001, 32, 1689-1696.
• [11] Hongtao Guan, Shunhua Liu, Yuping Duan, Ji Cheng, Cement based electromagnetic shielding and absorbing building materials, Cement and Concrete Composites 2006, 28, 468-474.
• [12] Gaohui Wu, Xiaoli Huang, Zuoyong Dou, Su Chen, Longtao Jiang, Electromagnetic interfering shielding of aluminium alloy-cenospheres composite, Journal of Materials Science 2007, 42, 2633-2636.
• [13] Gui-Xiang W., Ning L., Hui-Li H., Yuan-Chun Y., Process of direct copper plating on ABS plastic, Applied Surface Science 2006, 253, 480-484.
• [14] Cho N., Park D., Microstructures of copper thin films pre-pared by chemical vapor deposition, Thin Solid Films 1997, 308-309, 465-469.
• [15] Park M.Y., Son J.H., Kang S.W., Rhee S.W., Comparison of (hexafluoroacetylacetonate)Cu(vinyltrimethylsilane) and (hexafluoroacetylacetonate)Cu(allyltrimethylsilane) for metalorganic chemical vapor deposition of copper, Journal of Materials Research 1999, 14, 3, 975-979.
• [16] Pulker H.K., Coatings on Glass. Thin Film Science and Technology, Elsevier, Amsterdam 1984.
• [17] Lux T., Adhesion of copper on polyimide deposited by arcenhanced deposition, Surface and Coatings Technology 2000, 133-134, 425-429.
• [18] Kelly P.J., Arnell R.D., Magnetron sputtering: a review of recent development and applications, Vacuum 2000, 56, 159-172.
• [19] Xiaozheng Yu, Zhigang Shen, Zheng Xu, Sen Wang, Fabrication and structural characterization of metal films coated on cenospheres particles by magnetron sputtering deposition, Applied Surface Science 2007, 253, 7082-7088.
• [20] Xiaozheng Yu, Zhigang Shen, Zheng Xu, Preparation and characterization of Ag-coated cenospheres by magnetron sputtering method, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 2007, 265, 637-640.
• [21] Shukla S., Seal S., Akesson J., Oder R., Carter R., Rahaman Z., Study of mechanism of electroless copper coating of fly-ash cenosphere particles. Applied Surface Science 2001, 181, 35-50.
• [22] Shukla S., Seal S., Rahaman Z., Scammon K., Electroless copper coating of cenosphere using silver nitrate activator, Materials Letters 2002, 57, 151-156.
• [23] Bieliński J., Bielińska A., Cieśla Z., Konopka K., Rosłoniec D., Zastosowanie bezprądowego miedziowania do wytwarzania kompozytów Al2O3/Cu, Kompozyty (Composites) 2006, 1(6), 62-67.
• [24] Ling G.P., Li Y., Influencing factors on the uniformity of copper coated nano-Al2O3 powders prepared by electroless plating, Materials Letters 2005, 59, 1610-1613.
• [25] Bieliński J., Badania procesów bezprądowego osadzania warstw Ni-P, Chemia Stosowana 1986, 30(4), 519-525.
• [26] Bieliński J., Kulak I., Bielińska A., Michalski J., Bezprądowe niklowanie materiałów litych i proszkowych, Ochrona przed Korozją 2003, 46(11s/A), 115-119.
• [27] Bieliński J, Bielińska A., Kulak I., Kuziak J., Michalski J., Konopka K., Bezprądowa metalizacja proszków korundowych do wytwarzania niskofosforowych kompozytów Al2O3/Ni-P, Kompozyty (Composites) 2005, 2(5), 52-57.
• [28] Aixiang Z., Weihao X., Jian X., Electroless Ni-P coating of cenospheres using silver nitrate activator, Surface and Coatings Technology 2005, 197, 142-147.
• [29] Pichór W., Kierunki wykorzystania w budownictwie mikrosfer powstających jako uboczny produkt spalania węgla kamiennego, Materiały Ceramiczne 2005, 4, 160-165.
• [30] Zawada-Tomkiewicz A., Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów, Wyd. Uczelnianie Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 1999.