Kompozyty węglowe interkalowane chlorkiem miedzi (II)

• Autorzy: Macherzyńska B.

Warianty tytułu

EN

Stability of carbon-carbon composites intercalated with copper (II) chloride

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy badano wpływ suchego powietrza, warunków atmosferycznych (temperatura pokojowa, ciśnienie atmosferyczne i wilgotność pokojowa) i podwyższonej temperatury na trwałość kompozytów C-C interkalowanych chlorkiem miedzi (II). Do otrzymania kompozytów węglowych użyto dwóch rodzajów włókien grafitowych P-120 i K-1100 różniących się para­metrami struktury (La, Lc). Natomiast jako prekursor osnowy węglowej zastosowano żywice fenolowo-formaldehydową i pak mezofazowy. Próbki kompozytów przed procesem interkalacji były poddane wysokotemperaturowej obróbce w temperaturze 2150°C. Z przeprowadzonych badań wynika, że rodzaj zastosowanego prekursora osnowy węglowej nie ma wpływu na trwałość kompozytów C-C interkalowanych CuCl2. Natomiast rodzaj zastosowanych włókien węglowych w dużej mierze determinuje ich trwałość. Kompozyty otrzymane na bazie włókien K-1100 charakteryzują się wyższą trwałością niż kompozyty z włóknami P-120. Wyższa trwałość kompozytów z włóknami K-1100 wiąże się z tym, że większe przestrzenie miedzywarstwowe pozwalają na otrzymanie dłuższych łańcuchów interkalantu.

EN

In this work, the influence of dry air (moisture - free air), ambient air, temperature and distilled water bath on stability of intercalated C-C composites has been analyzed. Stability of intercalated composites was determined in term's relative change of resistivity, measured in time. To prepare the C-C composites two kinds of pitch-based fibres were used: P-120 and K-1100. Both types of fibres differed from each other in parameters of crystal structure (Tab. 1). As precursors of composite of matrices, phenol-formaldehyde resin (Z) and mesophase pitch (PAK), were used. After initial carbonisation, the carbon matrix was heated to 2150°C to improve ability to intercalation. Three kinds of composites, with two directional reinforcement (2D), P/Z, K/Z and K/PAK were prepared. Parameters of crystal structure have showed in Table 1. All carbon samples were intercalated with copper (II) chloride. Kind of samples and their resistivity after intercalation have shown in Table 2. Studies in dry air (Fig. 1) have showed that the higest changes in resistance occurred for composites with fibres P-120. For composites with fibres K-1100 the changes in resistance weren't observed. During measurements in ambient air, the relative changes of resistance were generally higher (Fig. 2). A kind of fibre, which was used, has an impact on stability. High stability of composite reinforced with K-1100 results from its well ordered crystalline structure. Thcrmogravimetric analyses showed that the composites with fibres K-1100 had lower mass changes than the composites with fibres P-120 (Fig. 3, Tab. 3). No mass changes were observed up to 400°C, for the composites with fibres K-1100 intercalated with CuCl2. In all range of temperature the mass losses for these composites were from 14% to 16%, independently from the precursor of matrix. On the other hand, the composites with fibres P-120 undergo deintercalation even after slight increasing of temperature. In this case total mass losses have gained the value of 50%.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty węglowe; interkalowanie; chlorek miedzi

EN

carbon-carbon composites; intercalate; copper chloride

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2002
• Tom: R. 2, nr 5
• Strony: 390--393
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Macherzyńska B.

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

Bibliografia

• [1] Donnet J.B., Bansal R.Ch., Carbon Fibres, Marcel Dekker, New York-Basel 1990.
• [2] Gaier J.R., Slabe M.E., Stahl M., Effect of heat-treatment temperature of vapor-grown graphite fibres, II. Stability of their bromine intercalation compounds, Synthetic Metals 1989, 31, 241-249.
• [3] Gaier J.R., Slabe M.E., Shaffer N., Stability of the electrical resistivity of bromine, iodine monochloride, copper (II) chloride, and nickel (II) chloride intercalated pitch-based graphite fibres, Carbon 1988, 26, 3, 381-387.
• [4] Błażewicz S., Piekarczyk J., Chłopek J., Błocki J., Michałowski J., Stodulski M., Żychowski P., Effect on neutron irradiation on mechanical properties of graphite fibres-based composites, Carbon (przyjęte do druku).
• [5] Gaier J.R., Hambourger P.D., Slabe M.E., Effect of heat-treatment temperature of vapor-grown graphite fibres, I. Properties of their bromine intercalation compounds, Synthetic Metals 1989, 31, 229-240.
• [6] Ansare A., Meschi C., Flandrois S., Stability of graphite fibres intercalated with metal chlorides, Synthetic Metals 1988, 23, 455-460.
• [7] Shioya J., Matsubara H., Murakami S., Properties of AsF5 - intercalated vapor-grown graphite, Synthetic Metals 1986, 14, 113-123.
• [8] Oshima H., Woollam J.A., Yavrouian A., Metallic conductivity and air stability in copper chloride intercalated carbon fibres, Journal of Applied Physics 1982, 9220, 11-12, 53.
• [9] Touzain Ph., Bagga G.R., Błażewicz B., Electrical conductivity, mechanical properties and stability of intercalated graphite fibres, Synthetic Metals 1987, 18, 565-572.
• [10] Gaier J.R., A comparison of the bromination dynamics of various carbon and graphite fibres, Synthetic Metals 1987, 22, 15-22.
• [11] Błażewicz S., Macherzyńska B., Touzain Ph., Stodulski M., Badanie nad zastosowaniem kompozytów węglowych w akumulatorach ciepła reakcji chemicznej, Karbo 1999, 5, 185-188.
• [12] Gaier J.R., Jaworske D.A., Synthetic Metals 1985, 12, 525.
• [13] Chieu T.C., Dresselhaus M.S., Endo M., Moore A.W., Physics Rev. 1983, B 27, 3686.
• [14] Abrahams E., Anderson P.W., Licciardello D.C., Ramakrishnan T.V., Phys. Rev. Letters 1979, 42, 613.
• [15] Piraux L., Bayot V., Gonze X., Michenaud J.P., Physics Rev. 1987, B 36, 9045.
• [16] Błażewicz S., Otrzymywanie i modyfikacja fizyko-chemicznych właściwości włókien węglowych, Zeszyty Naukowe AGH, 1991.