Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Percolation thresholds of 3D all-sided percolation clusters in non-cubic domains

Katunin A.

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2016

|

Vol. 15, nr 4

63--69

EN

The critical 3D all-sided percolation clusters in aL×L×L and aL×aL×L threedimensional domains with a side length L and an aspect ratio a obtained from continuous percolation problem were analysed in this paper. The simulations of continuous percolation were performed in parallelepiped domains starting from a = 1 and ending at a = 10 using the Monte Carlo algorithm. The resulting percolation thresholds for the simulated domains and percolation clusters as well as variability of number of cells in a domain and in a percolation cluster with variation of a were analysed. The obtained results are useful for evaluation of a content of electrically conducting particles in the dielectric matrix of a composite developed for aircraft lightning strike protection purposes.

2

An advance in infinite graph models for the analysis of transportation networks

Cera M., Fedriani E. M.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2016

|

Vol. 26, no. 4

855--869

EN

This paper extends to infinite graphs the most general extremal issues, which are problems of determining the maximum number of edges of a graph not containing a given subgraph. It also relates the new results with the corresponding situations for the finite case. In particular, concepts from ‘finite’ graph theory, like the average degree and the extremal number, are generalized and computed for some specific cases. Finally, some applications of infinite graphs to the transportation of dangerous goods are presented; they involve the analysis of networks and percolation thresholds.

3

Synergiczny efekt poprawy przewodnictwa elektrycznego w hybrydowych nanokompozytach polimerowych z udziałem nanocząstek węglowych 1D i 2D

Paszkiewicz S., Rosłaniec Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

216--219

PL

W pracy stosowano hybrydowe układy nanocząstek węglowych przewodzących prąd elektryczny do otrzymania nanomateriałów polimerowych na bazie żywic epoksydowych, poli(eteroimidów), poliestrów kondensacyjnych (PET, PTT) oraz blokowych elastomerów termoplastycznych (PTT–blok–PTMO). Oceniono wpływ dodatku nanorurek węglowych (jednościennych i wielościennych), nanowłókien węglowych, odmian grafenów oraz mieszaniny nanocząstek na właściwości elektryczne oraz możliwość uzyskania tzw. synergicznego efektu poprawy przewodnictwa elektrycznego. Celem badań było otrzymanie hybrydowych nanokompozytów polimerowych zawierających nanocząstki różniące się kształtem (1D oraz 2D), które ze względu duży współczynnik kształtu oraz dużą powierzchnię właściwą wykazują silną tendencję do aglomeracji. Otrzymane w procesie syntezy chemicznej osnowy polimerowej (in situ) hybrydowe nanokompozyty polimerowe charakteryzowały się dużym stopniem jednorodności struktury oraz polepszonymi właściwościami fizycznymi (znacznie niższe progi perkolacji w stosunku do np. kompozytów na osnowie żywicy epoksydowej czy polieteroimidowej). Efektywność polimeryzacji kondensacyjnej in situ w otrzymaniu nanomateriałów hybrydowych została oceniona w zastosowaniu do nanokompozytów na bazie poliestrów termoplastycznych (PET, PTT) oraz elastomerów termoplastycznych (PTT–blok–PTMO). Ustalono warunki przygotowania dyspersji nanocząstek 1D oraz 2D w ciekłym substracie z wykorzystaniem drgań mieszadła ultradźwiękowego naprzemiennie z mieszadłem mechanicznym oraz prowadzenie syntezy zależnie od rodzaju osnowy polimerowej. Wykazano, że dodatek jednościennych nanorurek węglowych oraz nanopłytek grafenowych o stężeniu nie większym niż 0,6 % mas. do polimerów kondensacyjnych pozwala na otrzymanie lekkich, elektrycznie przewodzących materiałów kompozytowych o zwiększonej stabilności termicznej i polepszonych właściwościach mechanicznych. Dla nanokompozytów na bazie PTT–blok–PTMO zaobserwowano pozytywny efekt hybrydowy zarówno w przypadku poprawy właściwości mechanicznych, jak i przewodnictwa elektrycznego. Stwierdzono, że płytki grafenowe są dość równomiernie rozmieszczone w polimerze i wyraźnie połączone nanorurkami węglowymi. Połączenie to odgrywa zasadniczą rolę w tworzeniu ścieżek przewodzenia w hybrydowym nanokompozycie. Zaobserwowany synergiczny efekt hybrydowy jest wypadkową zjawisk zachodzących w polimerze w obecności nanocząstek węglowych oraz oddziaływań na granicy nanonapełniacz–nanonapełniacz oraz nanonapełniacz –polimer.

EN

The hybrid carbon conductive nanoparticles to obtain polymer nanomaterials based on epoxy resin, poly(etherimide) (PEI), condensing polyesters (PET, PTT) and thermoplastic elastomers (PTT–block–PTMO) have been used. The influence of the addition of carbon nanotubes (single- and multi-walled), carbon nanofibers, graphene derivatives, and mixtures of both, on the electrical conductivity properties as well as the possibility to obtain the so called synergic effect of the enhancement of electrical conductivity. The aim of the research was obtaining polymer hybrid nanocomposites containing nanoparticles differ in shape (1D and 2D), which due to the high aspect ratio and a specific high surface area show a strong tendency to agglomeration. Resulting in the process of chemical synthesis of the polymer matrix (in situ) polymer hybrid nanocomposites were characterized by a high degree of uniformity of the structure and improved physical properties (much lower percolation thresholds in relation to composites based for example on epoxy resin or poly(etherimide)). Efficiency of in situ polymerization in obtaining hybrid nanomaterials has been evaluated through synthesis of thermoplastic polyesters (PET and PTT) and with thermoplastic elastomers (PTT–block–PTMO). The conditions for preparing 1D and 2D nanoparticle dispersions in a liquid substrate has been established using ultrasonic vibration alternately with a mechanical stirrer and conducting the synthesis depending on the type of polymer matrix. It was also shown that the addition of single-walled carbon nanotubes and graphene nanoplatelets with a concentration of not higher than 0.6 wt % to the condensation polymers allows obtaining lightweight, electrically conductive composite materials with improved thermal stability and improved mechanical properties. Additionally, for nanocomposites based on PTT–block–PTMO the positive hybrid effect has been observed, for both, improvement in mechanical properties and electrical conductivity. It was observed that the graphene nanoplatelets are fairly evenly distributed throughout the polymer and specifically linked to carbon nanotubes. This connection plays an essential role in the creation of the conduction paths in the hybrid nanocomposite. The observed synergistic hybrid effect is the result of the phenomena occurring in the polymer in the presence of carbon nanoparticles and the effects on the verge of a filler–filler and filler–polymer.

4

Preparation and properties of carbon-nanotube composites with natural rubber and epoxidized natural rubber

Kummerlöwe C., Vennemann N., Pieper S., Siebert A., Nakaramontri Y.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 11-12

811--818

EN

Composites of carbon-nanotubes (CNTs) and natural rubber (NR), as well as epoxidized natural rubber (ENR), were prepared by melt compounding in an internal mixer. The state of CNT dispersion was determined by examination of the electrical percolation threshold of the composites. The composites with the more polar ENR exhibit a lower percolation threshold than those with NR matrices. It was also shown that two-step processing using an internal mixer and two roll mill resulted in a better CNT dispersion and lower percolation threshold. The effect of CNTs on vulcanization and crosslinking were investigated by oscillating rheometer and DSC measurements. The crosslink densities of the composites were determined by equilibrium swelling measurements as well as hysteresis tensile tests. A significant increase in crosslink densities of the composites with increasing CNT content was detected. Increasing CNT content also resulted in accelerated crosslinking reaction. The thermal conductivity of the composites was tested by DSC measurements. Avery large increase of thermal conductivity could be obtained with a low CNT content. However, it turned out that the increase of thermal conductivity is restricted by the thermal resistance at the interface between CNTs and the matrix.

PL

Otrzymywano kompozyty kauczuku naturalnego (NR) i epoksydowanego kauczuku naturalnego (ENR) z nanorurkami węglowymi (CNT) w procesie bezpośredniego mieszania składników w stanie stopionym. Stabilność dyspersji CNT oceniano na podstawie wartości elektrycznego progu perkolacji wytworzonych kompozytów. Stwierdzono, że kompozyty na bazie bardziej polarnego epoksydowanego kauczuku naturalnego wykazują niższy elektryczny próg perkolacji niż kompozyty otrzymane z udziałem kauczuku naturalnego. Wykazano, że nanorurki węglowe są lepiej zdyspergowane w nanokompozytach wytworzonych w dwuetapowym procesie, obejmującym mieszanie i walcowanie. Wpływ dodatku nanorurek węglowych na czas wulkanizacji i czas sieciowania kompozytów na bazie kauczuków naturalnych wyznaczano za pomocą reometru oscylacyjnego oraz metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Gęstość usieciowania kompozytów oceniano na podstawie pomiarów pęcznienia równowagowego, a także krzywych histerezy w teście rozciągania. Zaobserwowano istotny wzrost gęstości usieciowania kompozytów wraz ze wzrostem zawartości CNT. Metodą DSC oceniano też przewodność cieplną. Niewielki dodatek nanorurek węglowych do kauczuków powodował zauważalne zwiększenie przewodności cieplnej, limitowane jednak przez opór cieplny na granicy faz między nanorurkami węglowymi a matrycą kauczuku naturalnego.

5

Właściwości kompozytów cementowych z dodatkiem grafitu ekspandowanego

Pichór W., Słomka J.

Cement Wapno Beton

|

2011

|

R. 16/78, nr 4

210-214

PL

Opisano badania właściwości zaczynów i zapraw cementowych przy dodatku grafitu ekspandowanego. Stwierdzono, że dodatek ten zmniejsza wytrzymałość na ściskanie, natomiast materiały te uzyskują interesujące właściwości elektryczne. Oporność próbek spada aż o 7 wielkości. Uzyskane wyniki doświadczeń pokazują, że właściwości zapraw z dodatkiem grafitu ekspandowanego w ilości przekraczającej próg perkolacji [około 30%] mają właściwości elektryczne pozwalające na ich wykorzystanie do pomiarów temperatury i naprężeń mechanicznych tych kompozytów.

EN

The properties of cement pastes and mortars with the addition of expanded graphite were investigated. It was found that this addition caused the decrease of compressive strength, but the composites reach very interesting electric properties. The resistivity of the samples is decreasing as much as of 7 order of magnitude. The results show that the mortars properties, in the case of expanded graphite in the ratio exceeding the percolation threshold [about 30% of volume], have the electric properties allowing their usage for temperature and mechanic stress measurements of this composite.

6

An effect of annealing on electric properties of nanocomposites (CoFeZr)x(Al2O3)1-x produced by magnetron sputtering in the atmosphere of argon and oxygen beyond the percolation threshold

Zhukowski P., Kołtunowicz T., Fedotova J., Larkin A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 7

157-159

EN

The paper presents results of real part AC conductivity dependences on alternating current frequency, measuring temperature and annealing temperature in (CoFeZr)x(Al2O3)1-x nanocomposite sample beyond the percolation threshold deposited in argon and oxygen mixed gas ambient. It has been found that at the annealing temperature of 698 K and higher the additional oxidation of metallic “core/shell”-like nanoparticles occurs resulting in transition from conductivity with ó(f)=const to hopping regime with ó(f)~f á. Using the developed electron hopping model we have extracted the mean electron hopping length r1 = 2.6 nm from experimental results for annealed nanocomposite sample.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki bada. zale.no.ci konduktywno.ci probki nanokompozytu (CoFeZr)x(Al2O3)1-x wytworzonej w otoczeniu mieszaniny argonu i tlenu od cz.stotliwo.ci pr.du zmiennego, temperatury pomiarowej i temperatury wygrzewania poza progiem perkolacji. Stwierdzono, .e przy temperaturach wygrzewania 698 K i wy.szych zachodzi dodatkowe utlenianie powierzchni nanocz.steczek fazy metalicznej jako efekt przej.cia od przewodno.ci z �Đ(f)=const do przewodo.ci skokowej z �Đ(f)~f �ż. Przy u.yciu opracowanego modelu przeskokow elektronow uzyskano .redni. d.ugo.. przeskoku elektronu r1 = 2.6 nm na podstawie wynikow do.wiadczalnych dla wygrzanej probki nanokompozytu.

7

Nanokompozyty polilaktyd/wielościenne nanorurki węglowe - otrzymywanie i właściwości elektryczne

Pietrzak Ł., Jeszka J. K.

Polimery

|

2010

|

T. 55, nr 7-8

524-528

PL

Opracowaną metodą wytworzono nanokompozyty połilaktydu (PLA) z udziałem wielościennych nanorurek węglowych (MWCNTs) uzyskując dobrą dyspersję nanorurek w matrycy. Na pierwszym etapie zdyspergowano nanorurki w roztworze polimeru za pomocą ultradźwięków, a następnie w wyniku szybkiego wytrącania polimeru z roztworu uniemożliwiono powtórną agregację MWCNTs. Zbadano zależność przewodnictwa elektrycznego, wytworzonych tą metodą kompozytów połilaktydu z różną zawartością nanorurek, od udziału fazy przewodzącej. Dla porównania w taki sam sposób otrzymano kompozyty PLA z sadzą jako napełniaczem przewodzącym. Nanokompozyty PLA/MWCNTs wykazywały bardzo niski próg perkolacji (0,25 % mas.) i przewodnictwo (przy zawartości l % mas. monomeru) równe 5 · 10-² S/cm. Uzyskany próg perkolacji jest 10 razy niższy, a przewodnictwo 100 razy większe niż w przypadku kompozytów zawierających sadzę. Obserwowane różnice są spowodowane wysokim współczynnikiem kształtu nanorurek i ich wysokim przewodnictwem.

EN

A procedure for the synthesis of polymeric nanocomposites comprising of polylactide (PLA) and well-dispersed multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) (Figs. 3, 4) has been presented. The method involves the dispersion of the nanotubes in the PLA solution with the aid of ultrasounds and a rapid precipitation of the polymer composite in order to avoid reaggregation of the CNTs. The dependence of electrical conductivity on the content of the conducting phase for the polylactide composites containing various amounts of nanotubes obtained in this method was determined (Fig. 5). For comparison, composites with carbon black (Monarch 1100) were also prepared using the same procedure. The obtained PLA/MWCNT composites were characterized by low percolation threshold (0.25 wt. %) and a conductivity value of 5 · 10-² S/cm (with 1 wt. % of nanotubes). The obtained percolation threshold is ten times lower, and conductivity 100 times higher than in the case of respective composites containing carbon black. These differences were attributed to the high aspect ratio of the MWCNTs and their high conductivity.

8

Study of the electrical properties of polystyrene-foliated graphite composite

Srivastava N. K., Mehra R. M.

Materials Science Poland

|

2009

|

Vol. 27, No. 1

109--122

EN

The present paper reports the development of polystyrene-foliated graphite composites via a hot compression moulding technique. Foliated graphite, as obtained by the sonication of expanded graphite, was used as a filler. A distinct percolative behaviour was observed in the variation of conductivity of the composites as a function of graphite concentration. At the percolation concentration of graphite content (0.02 vol. fraction), the conductivity is found to be ca. 10-5 S/cm. The percolation behaviour was analyzed using the generalized effective media equation. An estimation of the interparticle distance between the filler particles/clusters in the composites was made. The analysis of current-voltage characteristics revealed that near the percolation threshold the electrical transport is due to tunnelling of charge carriers, while above the threshold it is ohmic in nature.

9

Wpływ wygrzewania na konduktywność nanokompozytów (CoFeZr)x + (Al2O3)1-x wytwarzanych rozpylaniem magnetronowym w atmosferze argonu

Kołtunowicz T. N.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 9

95-97

PL

W pracy opisano wpływ wygrzewania na konduktywność nanokompozytów (CoFeZr)x + (AI₂O₃)1-x wytwarzanych rozpylaniem magnetronowym w atmosferze argonu. Wykorzystano nanomateriały o strukturze metal-dielektryk o zawartości frakcji metalicznej x₁ = 31,2%, x₂ = 42,2% oraz x₃ = 64,1 % (odpowiednio przed na i powyżej progu perkolacji). Ustalono, że wygrzewanie powoduje przesunięcie progu perkolacji (przejścia od przewodności typu półprzewodnikowego do przewodnictwa metalicznego) w obszar wyższych zawartości fazy metalicznej.

EN

The effect of annealing on conductivity of (CoFeZr)x (Al₂O₃)1+x nanocomposites produced by magnetron sputtering In the at mo sphere of argon has been carried out. Nanomaterials of metal-insulator structure with content of metallic phase x₁ = 1.2% (beneath the percolation threshold), x₂ = 42.2% (on the percolation threshold) and x₃ = 64.1 % (above the percolation threshold) were used. Establish that annealing caused shift of percolation threshold (transition from semiconductor type conductivity to metallic conductivity) into area of higher content of metallic phase.