Analiza zależności wytrzymałości włókna węglowego od nanostruktury magnetycznej

• Autorzy: Wójcik M.

Warianty tytułu

EN

Analysis of a dependence of the strength of carbon fibre from the magnetic nanostructure

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule podjęto próbę wyjaśnienia wpływu nanododatku magnetytu na wytrzymałość nowego rodzaju włókien węglowych. Zastosowano model wariacyjny dla opisu trajektorii skurczu w trakcie przebiegu pirolizy i powstawania włókna węglowego. Zagadnienie skurczu z punktu widzenia symetrii włókna rozważano jako proces continualny prowadzony po radialnych liniach do wnętrza materiału, co w efekcie ujawni jego skurcz. Rozważano wariację całki z Hamiltonianu będącego prawdopodobieństwem rozkładu energii typu F=E(1-E), zerującym się dla E=0 i Emax=1. Otrzymane nieliniowe równanie różniczkowe szacowano z góry i dołu, a efektywne rozwiązanie można uzyskać za pomocą rachunku numerycznego. W tym przypadku rozważano energię jako sumę energii kinetycznej i potencjalnej typu funkcji liniowej. Dzięki analizie wariacyjnej znaleziono pole prędkości continuum, a ono pozwala w rezultacie oszacować zachowanie linie pola gęstości, co prowadzi do szacowania wytrzymałości włókna Efektem rozważań jest pokazanie możliwości doboru wielkości cząstek nanododatku i ich rozkładu tak, aby nie powodowały zmniejszenia wytrzymałości włókna. Sugeruje to, że proces pirolizy musi być dostosowany do kinetyki krystalizacji i wzrostu nowych nanofaz powstających w wyniku rozkładu magnetytu z jednoczesnym zachowaniem ich dotychczasowej podatności magnetycznej.

EN

The attempt of explanation an influence of magnetite nanoparticles on the strength of a new kind of carbon fibres was shown. The variation model was used for description of the shrinkage trajectory when carbon fibres were formed during pyrolysis. Shrinkage problem from the symmetry point of view of fibre was considered as a continual process carried out on the radials into the material interior what, at the outcome, will reveal its shrinkage. Integral variation of the Hamiltonian being the probability of energy distribution type F = E (1 - E), where F = 0 for E = 0 and Emax = 1 was considered . Obtained non-linear differential equation was evaluated from both up and down sides and the effective solution can be obtained by the aim of numerical calculations. In this case energy was considered as the sum of kinetic and potential energy type of linear function. Thanks to a variation analyses velocity field of continuum was found and it allows in fact to assess the beehaviour the field of a density of the fibres material leading to the assessment of the fibre strength. . Results of considerations show the possibility of a selection of nanoparticles and theirs distribution in such way as not to cause the lowering of the strength of carbon fibres. It suggests that process of pyrolysis have to be conformed to the kinetic of crystallisation and growth of new nanophases being formed during decomposition of the magnetite with simultaneous maintenance of their existing magnetic susceptibility.

Słowa kluczowe

PL

włókno węglowe; nanocząstka magnetytu; polimery PAN

EN

carbon fibres; magnetite nanoparticles; PAN polymers

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2007
• Tom: Nr 4
• Strony: 212--217
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., 12 rys.

Twórcy

autor

Wójcik M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH, Kraków,

Bibliografia

• 1. Donnet J.B., Bansal R.C., Carbon Fibres, 1990, New York and Basel.
• 2. Johnson D.J., Crawford D., Oates C, 10th Bienn. Conf. Carbon, Lehigh University, Bethlehem, Pa., 1971.
• 3. Bennet S.C., Johnson D.J., Carbon 17,25,1979 and A. Obelin, 15th Bienn. Conf. Carbon, Philadelphia, (1981)
• 4. Barnet F.R., Norr M.K., Carbon Fibres-Their Place in Modern Technology. The Plastics Institute, London, 1974.
• 5. Diefendorf R.J., Tokarsky E., Polymer Eng. Sci., 1975, vol. 15, p. 150.
• 6. Wójcik M., Nowicka K., Mikołajczyk T., Chmist J., Figiel H., Błażewicz S., Preliminary Study on Polyacrylonitrile-Based Fibres Modified with Magnetite Nanoparticles for Biomaterials. Engineering of Biomaterials, 2006, p.50.
• 7. Wójcik M., Chmist J., Przewoźnik J., Figiel H., Błażewicz S., Magnetic Properties of PAN-based Carbon Fibres Modified with Magnetite Nanoparticles. ICNM, Stanbul, 2007.
• 8. Elsgolc L.E., Variacionnye isczislenia. Moskwa, 1956.
• 9. Huang K., Statistical Mechanics. London, J.Wiley Inc., 1963.