Выпуск №12 (Август)

https://doi.org/10.25313/2520-2057-2019-12

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 29.08.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.07.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.06.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.05.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XL Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 28.03.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

МНПК "Цифровая трансформация и инновации в экономике, праве, государственном управлении, науке и образовательных процессах", 18-21.03.2019

XXXIX Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.02.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XIII Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 31.01.2019 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXVIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.01.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XXXVІI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.10.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXIV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.08.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 31.07.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХІ Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXIХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.04.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.03.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІІІ МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 19-22.03.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 28.02.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХVІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XІІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.12.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.09.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

X Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

"Тенденции развития национальных экономик: экономическое и правовое измерение" 18-19.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом и ККИБиП)

ХIX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.04.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.03.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 20–23.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.02.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.01.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 28.12.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.10.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.10.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конф. «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 30.09.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.09.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.08.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 29.07.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.06.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІX Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VI Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.05.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

V Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 29.04.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.04.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 31.03.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІI Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 30.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 21-24.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 26.02.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

II Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 20.02.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.12.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IV Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.12.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 29.10.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 28.10.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

III Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.09.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

III Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.08.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІІ Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 30.06.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

II Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.05.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы экономики и финансов, 29.04.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Научный диспут: вопросы экономики и финансов, 31.03.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы современной науки, 27.03.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

Глобальные проблемы экономики и финансов, 27.02.2015 (Совместная конференция с финансово-экономическим научным советом)



Фіалко Н. М., Дінжос Р. В., Кліщ А. В., Хміль Д. П. Високотеплопровідні полімерні мікро- і нанокомпозити // Міжнародний науковий журнал "Інтернаука". — 2019. — №12.


Отрасль науки: Технические науки
Скачать статью (pdf)

Технічні науки

УДК 538.9:536.6

Фіалко Наталія Михайлівна

доктор технічних наук, професор,

член-кореспондент НАН України, завідувач відділу

Інститут технічної теплофізики

Національної академії наук України

Фиалко Наталья Михайловна

доктор технических наук, профессор,

член-корреспондент НАН Украины, заведующая отделом

Институт технической теплофизики

Национальной академии наук Украины

Fialko Nataliia

Doctor of Technical Sciences, Professor,

Corresponding Member of the NAS of Ukraine, Head of Departmentґ

Institute of Technical Thermophysics of the

National Academy of Sciences of Ukraine

Дінжос Роман Володимирович

доктор технічних наук, доцент, старший науковий співробітник

Миколаївський національний університет імені В. О. Сухомлинського

Динжос Роман Владимирович

доктор технических наук, доцент, старший научный сотрудник

Николаевский национальный университет имени В. А. Сухомлинского

Dinzhos Roman

Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor, Senior Researcher

Mykolayiv National University named after V. Sukhomlinsky

Кліщ Андрій Володимирович

молодший науковий співробітник

Інститут технічної теплофізики

Національної академії наук України

Клищ Андрей Владимирович

младший научный сотрудник

Институт технической теплофизики

Национальной академии наук Украины

Klishch Andriy

Junior Research

Institute of Technical Thermophysics of the

National Academy of Sciences of Ukraine

Хміль Дмитро Петрович

молодший науковий співробітник

Інститут технічної теплофізики

Національної академії наук України

Хмиль Дмитрий Петрович

младший научный сотрудник

Институт технической теплофизики

Национальной академии наук Украины

Khmil Dmytro

Junior Research

Institute of Technical Thermophysics of the

National Academy of Sciences of Ukraine

ВИСОКОТЕПЛОПРОВІДНІ ПОЛІМЕРНІ МІКРО- І НАНОКОМПОЗИТИ

ВЫСОКОТЕПЛОПРОВОДНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МИКРО- И НАНОКОМПОЗИТЫ

HIGHLY HEAT-CONDUCTING POLYMER MICRO- AND NANOCOMPOSITES

Анотація. Представлено дані експериментальних досліджень щодо розробки типоряду високотеплопровідних полімерних мікро- і нанокомпозитів на основі частково кристалічних і аморфних полімерів для виготовлення теплообмінних поверхонь. Наводяться результати визначення теплофізичних характеристик композиційних матеріалів цього типоряду, таких як коефіцієнт теплопровідності, питома теплоємність і максимальна температура експлуатації.

Ключові слова: полімерні мікро- і нанокомпозити, теплообмінні поверхні, теплофізичні властивості.

Аннотация. Представлены данные экспериментальных исследований по разработке типоряда высокотеплопроводных полимерных микро- и нанокомпозитов на основе частично кристаллических и аморфных полимеров для изготовления теплообменных поверхностей. Приводятся результаты определения теплофизических характеристик композиционных материалов этого типоряда, таких как коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость и максимальная температура эксплуатации

Ключевые слова: полимерные микро- и нанокомпозиты, теплообменные поверхности, теплофизические свойства.

Summary. The results of research to develop of the type series of the high-heat transfer polymer micro- and nanocomposites based on partially crystalline and amorphous polymers for the manufacture of heat exchange surfaces are presented. The data of experiments to determine such characteristics of the composite materials of this series as thermal conductivity, specific heat and maximum operating temperature are given.

Key words: polymer micro- and nanocomposites, heat transfer surfaces, thermophysical properties.

Роботу присвячено дослідженню основних аспектів розробки мікро- і нанокомпозиційних полімерних матеріалів для виготовлення теплообмінних поверхонь з різним діапазоном температур експлуатації. При цьому ставилося завдання створення типоряду полімерних мікро- і нанокомпозитів з коефіцієнтом теплопровідності, що змінюються від 20 до 60 Вт/(м∙К), і максимальною температурою експлуатації, що знаходиться в межах 390 ... 470 К. Як полімерні матриці розглядалися частково кристалічні полімери - поліетилен, поліпропілен полікарбонат (ПЕ, ПП, ПК), і аморфний полімер - поліметилметакрилат (ПММА); як наповнювачі застосовувалися вуглецеві нанотрубки (ВНТ), мікрочастинки міді і алюмінію. Вміст наповнювачів варіювалося від 0,2 до 10%. Методи одержання наповнювачів - ВНТ і мікрочастинок алюмінію та міді, а також їх характеристики описані в [1]. Для отримання композитів використовувався метод, заснований на змішуванні компонентів в розплаві полімеру [2, с. 14; 3, с. 6].

В роботі виконані експериментальні дослідження коефіцієнтів теплопровідності і питомої теплоємності композитів на основі розглянутих полімерних матриць і наповнювачів в заданому діапазоні змін частки наповнювачів. Методики визначення теплофізичних властивостей досліджуваних композитів приведені в [1; 4, с. 21].

На основі отриманих температурних залежностей теплоємності полімерних композитів знаходилися значення температур плавлення для композитів з частково кристалічної матрицею (ПЕ, ПП, ПК) і температур склування для композитів з аморфної матрицею (ПММА). Відповідні максимальні температури експлуатації композитів визначалися з умови, згідно з якою температура плавлення (склування) повинна перевищувати дану температуру приблизно на 20 К [5, с. 6]. Відповідні максимальні температури експлуатації, знайдені із зазначеної вище умови для ПЕ, ПП, ПК складають 390, 425, 470 К. Дещо інша картина спостерігається для композитів на основі ПММА. Тут температури склування для композитів і ненаповненого полімеру не збігаються. Якщо прийняти для розглянутого типу композитів як температуру склування найменшу із зазначених вище температур, то максимальна температура експлуатації складе 390 К.

На рисунку 1 представлено результати експериментальних досліджень залежності значень коефіцієнта теплопровідності композитів від масової частки ω розглянутих наповнювачів для всіх розглянутих полімерних матриць. Як видно, композити, що розробляються, характеризуються досить широкими межами зміни коефіцієнта теплопровідності. Так, для ω = 10% величини коефіцієнтів теплопровідності λ композитів можуть досягати 60,9; 41,5 і 28,9 Вт/(м∙К) при використанні в якості наповнювачів ВНТ, Cu і Al відповідно.

Рис. 1. Залежність коефіцієнта теплопровідності полімерних композиційних матеріалів від масової частки наповнювача при використанні в якості полімерних матриць ПЕ (1), ПММА (2), ПП (3) і ПК (4) для різних типів наповнювача: а) ВНТ; б) Cu; в) Al.

Що ж стосується полімерних матриць, то кожному типу наповнювача відповідає певна матриця, при використанні якої коефіцієнт теплопровідності композиту для фіксованого значення вмісту наповнювача є найбільшим. Так, в діапазоні зміни λ = 20 ... 60 Вт/(м∙К) вказане найбільше значення λ для ВНТ має місце при використанні полімерної матриці ПММА, а для Cu і Al - матриці ПП. З іншого боку, кожному типу наповнювача відповідає полімерна матриця, в разі застосування якої коефіцієнт теплопровідності композиту λ виявляється найменшим при заданій величині ω. Так, його найменше значення спостерігається для ВНТ при використанні матриці з поліетилену або полікарбонату в залежності від величини ω, для Cu - матриці з поліетилену і для Al - матриці з полікарбонату.

На основі результатів виконаних досліджень коефіцієнтів теплопровідності полімерних композитів були визначені їх склади, при яких значення λ дорівнюють відповідним заданим величинам для розроблюваного типоряду матеріалів. З кожної множини композитів було вибрано один з міркувань мінімальної загальної вартості його компонентів (див. табл. 1). При розрахунках зазначені вартості приймалися за даними Лондонської товарної біржі.

Характеризуючи в цілому матеріали розробленого типоряду, слід також відзначити, що вони мають високу корозійну стійкість. Це є дуже важливим при створенні широко застосовуваних теплообмінних апаратів, які експлуатуються в умовах впливу агресивних середовищ. Традиційно в таких ситуаціях як матеріали для теплообмінних поверхонь застосовується нержавіюча сталь. Порівняльна оцінка показує, що її вартість в 2 - 3 рази перевищує вартість розроблених полімерних мікро- і нанокомпозитів.

Таблиця 1

Характеристики полімерних мікро- і нанокомпозитів розробленого типоряду матеріалів для теплообмінних поверхонь

Тип полімеру

Тип наповнювача

 

w, %

Вартість матеріалів, $

Матриця

Наповнювач

Сумарна вартість компонентів композиту

ПЕ

Al

4,3

257

87

344

ПЕ

ВНТ

3,2

260

107

367

ПММА

ВНТ

2,8

296

94

390

ПММА

ВНТ

3,1

295

104

399

ПММА

ВНТ

3,5

294

118

412

ПММА

ВНТ

4,2

292

141

433

ПММА

ВНТ

5,3

289

177

466

ПММА

ВНТ

7,0

284

234

518

ПММА

ВНТ

9,5

276

318

594

ПП

Al

3,3

305

67

372

ПП

ВНТ

2,8

306

94

400

ПП

ВНТ

3,1

305

104

409

ПП

ВНТ

3,4

304

114

418

ПП

ВНТ

3,9

302

131

433

ПП

ВНТ

4,8

300

161

461

ПП

ВНТ

6,0

296

201

497

ПП

ВНТ

7,5

291

251

542

ПК

ВНТ

2,9

379

97

476

ПК

ВНТ

3,8

375

127

502

ПК

ВНТ

5,2

369

175

544

ПК

ВНТ

6,3

365

211

576

ПК

ВНТ

7,5

361

251

612

ПК

ВНТ

8,5

357

285

642

ПК

ВНТ

10,0

351

335

686

Література
  1. Берштейн В.А. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров / В. А. Берштейн, В. М. Егоров. Л.: Химия, 1990. 256 с.
  2. Долинский А. А. Теплофизические свойства полимерных микро- и нанокомпозитов на основе поликарбоната / А.А. Долинский, Н.М. Фиалко, Р.В. Динжос, Р.А. Навродская // Промышленная теплотехника. 2015. №2. С.12-19.
  3. Долинский А. А. Влияние методов получения полимерных микро- и нанокомпозитов на их теплофизические свойства / А.А. Долинский, Н.М. Фиалко, Р.В. Динжос, Р.А. Навродская // Промышленная теплотехника. 2015. № 4. С. 5-12.
  4. Фіалко Н. М. Теплопроводность полимерных микро- и нанокомпозитов на основе полиэтилена при различных способах их получения. / Н. М. Фіалко, Р.В. Динжос, Ю. В. Шеренковський, Н.О. Меранова, Р.О. Навродська // Промышленная теплотехника, 2017, №4. т.39. С. 21-26.
  5. Долинский А.А. Теплофизические характеристики высокотеплопроводных полимерных микро- и нанокомпозитов / А.А. Долинский, Н.М. Фиалко, Р.В. Динжос, Р.А. Навродская // Промышленная теплотехника. 2015. №5. С.5-15.