Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electrical properties of aluminium-fibre reinforced composite laminates

Surowska B., Ostapiuk M.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 4

223--229

EN

Hybrid materials such as Fibre Metal Laminates (FMLs) containing carbon fibre reinforced polymers (CFRPs) are very attractive candidates for novel design strategies due to their specific properties. However, Fibre Metal Laminates (FMLs) may be susceptible to galvanic and electrochemical corrosion in a damp environment due to the applied metal sheets. Aluminium alloy-glass/epoxy composite FMLs exhibit high corrosion resistance. Their corrosion process is limited to the metal outer layers if they are not protected because glass fibre reinforced composites are non-conductive. Galvanic corrosion initiation is likely when a composite contains carbon fibres, owing to the electric conductivity of these fibres. Therefore, it is necessary to determine the electrical properties of the produced hybrid materials. Measurements were made to determine the surface resistivity of components and contact resistivity of the laminates. Investigations were conducted on on a polymer composite and FMLs consisting of aluminium 2024-T3 joined with GFRPs (R-glass, S-glass) and CFRP. The aluminium alloy sheet was anodized in a sulphuric acid solution (SAA process). The composite plates and hybrid laminates were cured in the autoclave process. The surface resistance of the materials was determined by measuring the drop in current using the two probe method and strip electrodes. In the laminate specimens, the electrodes were placed in the longitudinal direction between the corresponding layers. The interlaminar interface properties of these laminates were studied by measuring the contact electrical resistivity of this interface. Moreover, the variation in temperature with time during electrical measurements was recorded by means of the thermovision technique for the composite specimens. This study revealed that the aluminium oxide and GFRP-R composite are insulators with very high but negative surface resistivity. The surface resistivity of the CFRP composite is equal to about 102 ÷103Ω/ and depends on the direction of the fibres. When the electrodes are located perpendicularly to the fibres, the surface resistivity is lower and the surface temperature increases locally. Generally the contact resistivity of this composite is ~103 times higher than indicated in literature. It is a result of the high quality of the prepreg and autoclave curing of the laminate. The measurements of electrical contact resistivity indicated that it is possible to obtain a dielectric interface between the aluminium alloy and carbon reinforced composite by anodizing the aluminium and applying aglass prepreg layer 0.25 mm thick. The thinner glass composite layer does not increase the in-plane contact resistivity.

PL

Laminaty metalowo-włókniste (FML) zawierające kompozyt wzmacniany włóknem węglowym (CFRP) są atrakcyjnym materiałem konstrukcyjnym ze względu na specyficzne właściwości mechaniczne i elektryczne. Problemem w FML jest podatność na korozję galwaniczną w wilgotnym środowisku ze względu na obecność warstw metalu. W przypadku laminatów stop aluminium-kompozyt wzmacniany włóknem szklanym (GFRP) korozja ograniczona jest tylko do zewnętrznych powierzchni metalu, jeśli nie są one zabezpieczone warstwą antykorozyjną. W laminatach wzmacnianych włóknem węglowym prawdopodobieństwo zaistnienia korozji jest znacznie wyższe z powodu przewodności elektrycznej włókien. Dlatego projektując materiały, w których włókno przewodzące pełni rolę sensora z wykorzystaniem również właściwości piezomechanicznych, konieczna jest znajomość właściwości elektrycznych komponentów oraz wytworzonych materiałów na równi z ich właściwościami mechanicznymi. W pracy przedstawiono pomiary rezystywności powierzchniowej komponentów - anodowanej w roztworze kwasu siarkowego (SAA) blachy ze stopu AW2024T3 oraz kompozytów lotniczych CFRP, GFRP-R i GFRP-S utwardzanych autoklawowo i rezystywności kontaktowej laminatów hybrydowych aluminium - CFRP oraz aluminium - GFRPCFRP. Rezystywność powierzchniową kompozytu węglowego wyznaczano przy umieszczeniu elektrod paskowych równolegle i poprzecznie do kierunku włókien. W laminatach elektrody wklejono pomiędzy blachę i kompozyt oraz pomiędzy kompozyty węglowy i szklany, równolegle do przebiegu włókien. Podczas pomiarów rezystywności powierzchniowej mierzono zmianę temperatury, wykorzystując kamerę termowizyjną. W wyniku badań wykazano bardzo wysoką rezystywność warstwy anodowanej, porównywalną z rezystywnością kompozytu GFRP, potwierdzając właściwości izolacyjne tych materiałów. Kompozyt CFRP charakteryzuje słaba przewodność elektryczna, przy czym rezystywność jest o trzy rzędy wyższa od spotykanej w literaturze. Ponieważ badany kompozyt należy do wysokojakościowych z certyfikatem lotniczym i utwardzany był w autoklawie, cechuje się dużą jednorodnością strukturalną, znikomą porowatością i wysoką czystością powierzchni, co przekłada się na wyższą wartość rezystancji. Pomiary rezystywności kontaktowej w układzie płaskim (‘in-plane”) wykazały, że na granicy kompozytu CFRP z aluminium i z kompozytem GFRP rezystywność odpowiada rezystywności powierzchniowej CFRP, co świadczy o uzyskaniu bariery izolacyjnej.

2

Mechanical and electrical properties of mined coal filled polyethylene and polyamide

Rojek M., Stabik J.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2009

|

Vol. 36, nr 1

34-40

EN

Purpose: The purpose of the present paper is to present results of basic mechanical properties research of high-density polyethylene and polyamide 6 filled with two kinds of mined coal particles. Because composites with carbon are expected to poses low electric resistance also surface resistivity was measured. Design/methodology/approach: Dependences of tensile strength, elongation at break, impact strength, ball hardness and surface resistivity on volume content of mined coal in polymeric matrix are measured and discussed. Findings: Introduction of mined coal fine particles to polyethylene did not cause significant changes in tensile strength, while the same property of polyamide composites decreased significantly. Brinell ball hardness of all polyethylene and polyamide composites increased almost proportionally to coal content. Pronounced lowering of deformability (elongation at break) with increasing coal content was observed for all formulations. Also impact strength significantly decreased after mined coal filling. Significant lowering of surface resistivity was noticed especially for coal-polyamide composites. Research limitations/implications: Obtained results showed that mined coal fine particles can be applied as a filler of thermoplastic polymers but poor adhesion between polymer matrix and filler particles was achieved. Additional research on mined coal fine particles modification by coupling agents is needed to develop better adhesion. Practical implications: Obtained results showed that mined coal fine particles can be applied as a filler of thermoplastic polymers but poor adhesion between polymer matrix and filler particles was achieved. Additional research on mined coal fine particles modification by coupling agents is needed to develop better adhesion. Originality/value: Polymer composites with carbon as a modifier has been used for many years but there have been only a few experiments on introducing fine particles of mined coal into thermoplastics.

3

Modification of polyethylene by high energy ion or electron beam - structural, micromechanical and conductivity studies of the surface layer

Bieliński D. M., Ślusarczyk C., Jagielski J., Lipiński P.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 5

329-335

EN

Commercial grade polyethylenes: high density (PE-HD) and ultra-high molecular weight one (PE-UHMW) were subjected to the surface modification by electron beam irradiation (0.6-1.5MeV/50-500kGy) and ion beam bombardment (He+ 160keV/2ź1013-5ź1016 ions/cm2; Ar+ 130keV/1ź1013-2ź1016 ions/cm2). Effects of modifications were studied by spherical nanoindentation and scratch hardness tests. Contrary to electron beam irradiation, the ion beam bombardment, especially of He+ ions, can significantly increase (up to 3 times) hardness of the surface layer of polyethylene in comparison to the bulk. According to Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD) it is associated with an increased degree of crystallinity due to the surface modification. Nuclear Reaction Analysis (NRA) reveals a hydrogen release due to ion bombardment which saturates at the CH atomic composition. It cannot however be associated with cross-polymerization or crosslinking of macromolecules because of some unsaturations being present and a graphite formation. Partially graphitized and/or better organized modified macromolecular chains "rooted" in the polymer substrate explain low friction and wear resistance of ion bombarded polyethylenes. Even high stress crackings are not able to proceed with further delamination of the modified surface layer. Treatment of the material with heavy Ar+ ions of energy 150-300keV was combined with an electrical doping by implantation of polyethylene with I+ ions of energy 150keV. Apart an increase in hardness, the modification results additionally in a significant reduction of the surface resistivity (more than 20 times), facilitating a removal of static charge.

PL

Próbki handlowych polietylenów: o dużej gęstości (PE-HD) oraz o bardzo wysokim ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW) poddano modyfikacji powierzchniowej metodą naświetlania wiązką elektronów lub bombardowania wiązką jonów (He+ lub Ar+). Efekt modyfikacji materiału uzyskany za pomocą nanoindentacji kulistej oceniano na podstawie odporności powierzchni na zarysowanie. W odróżnieniu od efektów naświetlania wiązką elektronów, bombardowanie jonowe, zwłaszcza jonami He+, może znacznie zwiększyć twardość (nawet do 3 razy) warstwy wierzchniej polietylenu w porównaniu z wnętrzem materiału. Wyniki uzyskane metodą rozpraszania promieniowania rentgenowskiego padającego pod małymi kątami (GIXRD) sugerują, że jest to konsekwencją wzrostu stopnia krystaliczności warstwy wierzchniej polimeru w wyniku modyfikacji. Analiza warstwy wierzchniej metodą reakcji jądrowej (NRA) ujawnia uwalnianie wodoru wywołane bombardowaniem jonowym, które zatrzymuje się na poziomie składu atomowego CH (rys. 4 i 5). Jednakże tego wyniku nie należy traktować jako potwierdzenia polimeryzacji krzyżowej (cross-polymerization) lub sieciowania makrocząsteczek polimeru, ponieważ w jego warstwie wierzchniej stwierdzono obecność zarówno wiązań podwójnych jak i grafitu. Obecność częściowo zgrafityzowanych i/lub lepiej zorganizowanych zmodyfikowanych łańcuchów makrocząsteczek, „zakorzenionych” w podłożu polimerowym, wyjaśnia niski współczynnik tarcia i znakomitą odporność na ścieranie bombardowanych jonami polietylenów. Nawet duże obciążenia, powodujące pękanie twardej warstwy wierzchniej, nie są w stanie doprowadzić do jej delaminacji. Modyfikowanie materiału za pomocą ciężkich jonów Ar+ o energii 150-300keV połączono z elektrycznym domieszkowaniem polietylenu dokonując implantacji warstwy wierzchniej polimeru jonami I+ o energii 150keV. W wyniku modyfikacji oprócz wzrostu twardości, uzyskano dodatkowo znaczne obniżenie oporności powierzchniowej (nawet 20-krotne), zapobiegające gromadzeniu się ładunku elektrostatycznego.

4

Comparative study of surface free energy and surface resistivity of polypropylene and polystyrene thin films after DC plasma treatment

Kumar R.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 5

336-339

EN

The surfaces of polypropylene (PP) and polystyrene (PS) thin films were subjected to oxygen plasma treatment, produced by glow discharge (direct current, vacuum chamber, temp. 27-30°C, pressure 200Pa). The effects of time (up to 110s) and power (1W or 5W) of the treatment on the values of free energy (γs) of PS and PP samples and γs components - dispersive (γsD) and polar (γsP) ones - were determined. With prolonged time of interaction the values of γs and γsP increased, especially in the region of first 35-50s, while γsD values kept the similar level during the whole time of exposure. The dependence of PP and PS surface resistance on the same parameters as above (time and power of interaction) has been also found. For both polymers this resistance decrease with prolonged time and growing power of exposure.

PL

Powierzchnie cienkich folii polipropylenowych (PP) i polistyrenowych (PS) poddawano działaniu plazmy tlenowej uzyskiwanej pod wpływem wyładowań jarzeniowych (prąd stały, komora próżniowa, temp. 27-30°C, ciśnienie 200Pa). Określono wpływ czasu (do 110s), a także mocy (1W lub 5W) takiego oddziaływania na wartość swobodnej energii powierzchniowej (γs) próbek PP i PS oraz składowych γs - dyspersyjnej (γsD) i polarnej (γsP) (rys. 1-4). Z przedłużaniem czasu oddziaływania wartości γs i γsP zwiększały się, zwłaszcza wyraźnie w przedziale pierwszych 35-50s, natomiast wartości γsD utrzymywały się na zbliżonym poziomie w ciągu całego okresu ekspozycji. Określono także zależność oporności powierzchniowej PP i PS od tych samych parametrów (czasu oraz mocy oddziaływania - rys. 5 i 6). W przypadku obydwu typów polimerów oporność ta maleje wraz z przedłużaniem czasu i zwiększeniem mocy ekspozycji.