Elektrické vlastnosti polymerních kompozitů

Abstract

Kompozity elektricky aktivních částic dispergovaných v nevodivé polymerní matrici patří k polymerním materiálům s jedinečnými elektrickými vlastnostmi. Jejich použití se ukázalo vhodným v mnoha technologických aplikacích. Navíc jsou tyto polymerní kompozity v porovnání s běžnými materiály výhodné pro svou nízkou hmotnost a možnost nastavení požadovaných vlastností kombinací složek. Tato práce se zabývá návrhy a analýzou takových kompozitů s ohledem na jejich možné aplikace. První oblast této práce analyzuje možnost stínění elektromagnetického záření kompozity na bázi epoxidových pryskyřic plněných krátkými uhlíkovými vlákny. Po pokrytí uhlíkových vláken nevodivou polyanilinovou bází byl získán kompozit s vysokou střídavou vodivostí při vysokých frekvencích a nízkou stejnosměrnou vodivostí. Dále byl u kompozitů s částicemi grafitu potvrzen významný vliv tvaru částic a jejich pokrytí na vodivost v perkolační oblasti. V druhé části jsou studovány změny vodivosti kompozitů při tlakové deformaci. Změna struktury kompozitu silikonového kaučuku o koncentraci částic polypyrolu v oblasti pod perkolační mezí vedla k příkrému poklesu vodivosti. Navržený teoretický model popisující závislost stejnosměrné vodivosti na deformaci při různé koncentraci plniva byl experimentálně ověřen na kompozitu silikonového kaučuku se sazemi. Porovnání vlastností kompozitu melamin-formaldehydové pryskyřice plněné částicemi shungitu s kompozitem se zastoupením sazí ukázalo - i přes mírně zhoršené mechanické vlastnosti prvního materiálu - jeho výhody pro případnou výrobní manipulaci v praxi. Dále je ukázáno, že lokální odchylky v koncentraci částic plniva, jejich tvaru a orientaci uvnitř polymerního kompozitu lze modelovat jako distribuce perkolačních prahů.