Теплопроводность дисперсно-наполненных полимерных материалов, обработанных комбинированным физическим полем

• Автор: Попов, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения и размерности Введение

Глава 1. Современное состояние вопроса повышения теплопроводности

полимерных материалов. Цель и задачи исследования

1.1. Современные представления о механизме теплопроводности полиме- 9 ров

1.2. Методы повышения теплопроводности дисперсно-наполненных по- 12 лимерных материалов

1.3. Выводы, цель работы и задачи исследований

Глава 2. Моделирование процесса формирования теплопроводящих

структур в ДНПМ под воздействием комбинированных физических полей

2.1. Механизм процесса формирования проводящей структуры ДНПМ 28 под воздействием комбинированных физических полей
2.2. Модель процесса теплопроводности ДНПМ, повергнутого воздейст- 30 вию физических полей
2.3. Выводы
Глава 3. Постановка, программа и методика экспериментальных исследо-
ваний
3.1. Характеристика и программа экспериментальных исследований 5
3.2. Объекты исследований
3.3. Планирование эксперимента 5
3.4. Методики и установки для воздействия комбинированными физиче- 60 скими полями на ДНПМ
3.5. Методика и установка для определения коэффициента теплопровод- 70 ности образцов из ДНПМ, обработанных в комбинированных физических полях

3.6. Статистическая обработка результатов исследований и методика оп- 77 ределения погрешностей
3.7. Выводы 79 Глава 4. Результаты экспериментальных и теоретических исследований и 80 их анализ
4.1. Зависимость коэффициента теплопроводности ДНПМ от параметров 80 комбинированных физических полей
4.2. Зависимость теплопроводности ДНПМ от природы, концентрации и 90 дисперсности наполнителя
4.3. Влияние вязкости обработанной в комбинированном физическом по- 94 ле наполненной полимерной композиции на ее теплопроводность
4.4. Влияние комбинированных физических полей на теплопроводность 98 клеевых соединений на основе наполненных полимерных композиций
4.5. Практические рекомендации по повышению теплопроводности клее- 104 вых соединений на основе дисперсно-наполненных полимерных клеев
4.6. Выводы
Основные выводы и рекомендации
Список использованной литературы
Приложения

Условные обозначения и размерности
Н - напряженность магнитного поля, А/м;
Е - напряженность электрического поля, В/см;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(мК);
м'2 • К
Я - термическое сопротивление слоя ДНГТМ, ;

Т - температура, К;
I - время, с, ч;
8 - площадь, м2;
с1 - приведенный диаметр частицы наполнителя, мкм;
С - концентрация наполнителя, %;
х - предел прочности клеевого соединения при сдвиге, МПа; ов - предел прочности при равномерном отрыве, МПа; х, у, г - декартовы координаты.

Из формулы (2.10) видно, что термическое сопротивление 1 см3 теплопроводящей системы (ячейки) не зависит от размера частиц, а зависит только от объемной концентрации наполнителя. Вместе с тем необходимо иметь ввиду, что с увеличением объемной концентрации быстро нарушается первое допущение и термосопротивление начинает заметно зависеть от размеров частиц наполнителя.
Согласно рис. 2.1 процесс теплопроводности через выделенную в массиве обработанного в физическом поле ДНПМ элементарную ячейку в форме куба можно представить, как систему с дальним порядком, тепловые свойства которой аналогичны тепловым свойствам системы в целом. Очевидно, что перенос тепла в микрообъемах, подобных рис. 2.1, происходит на молекулярном и атомных уровнях, хотя в феноменологическом приближении закон теплопроводности устанавливается уравнением Фурье.
В рассматриваемом случае, когда вектор теплового потока направлен вдоль образовавшихся стержней из частиц наполнителя поперечный градиент температуры в выделенной ячейке равен нулю.
При указанных предпосылках температурное поле будет двоякопериодической функцией переменных, периоды которой совпадают с периодами структуры. Тепловой поток в продольном направлении в составляющих компонентах среды, т.е. в стержнях из частиц наполнителя и полимере при одном для ячейки градиенте температуры вследствие разной теплопроводности будет различен. Тогда изотермическая поверхность в каждой отдельной ячейке имеет максимум в области, занятой более высокотеплопроводными стержнями и минимум в остальной части ячейки. За счет изгиба изотермической поверхности в каждой отдельной ячейке возникает локальный поперечный тепловой поток, выравнивающий температуры в массиве ДНПМ.