Метод измерения параметров структуры наполненных полимеров с использованием текстурного анализа

• Автор: Бортников, Анатолий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ИЗУЧЕНИЯ
НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ
1 Л. Моделирование как метод изучения макроструктуры композиционных материалов
1.2. Применение концепции фракталов для изучения композиционных материалов
1.3. Прямые методы исследования структуры наполненных композиционных материалов
1.4. Методы применения параметров структуры для решения прикладных задач. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Структура наполненных полимеров с углеродным наполнителем
2.2. Оценка возможности использования текстурного и фрактального подходов для изучения структуры резистивных полимерных композиционных материалов
2.3. Разработка метода измерения параметров структуры на базе совместного использования текстурного анализа и фрактальной геометрии. Обработка изображений сканирующей микроскопии в рамках предложенного метода
2.4. Анализ достоверности предложенного метода измерения параметров структуры. Моделирование процесса агломерации-деагломерации для оценки чувствительности разработанного метода к параметрам высокодисперсного наполнителя
2.5. Объекты исследования. Измерение электрофизических характеристик. Статистическая обработка результатов измерения

ГЛАВА З АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ПО ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1 .Автоматизация измерений фрактальных характеристик изображения макроструктуры полимерных композиционных материалов
3.2.Виртуальный прибор для измерения фрактальных параметров модельных структур при регулируемой агломерации высокодисперсного наполнителя
3.3. Автоматизированная классификация структур полимерных композиционных материалов по электрофизическим свойствам с применением методов многомерного анализа
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ФРАКТАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РЕЗИСТИВНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С УГЛЕРОДНЫМ НАПОЛНИТЕЛЕМ
4.1.Фрактальные характеристики изображений структуры при традиционных методах регулирования электропроводности
4.2. Анализ материалов при современных методах регулирования электропроводности (модификацией наполнителя) по результатам
исследования изображений макроструктуры
4.4.Оценка стабильности электропроводности полимерных композитов при внешних воздействиях по результатам обработки изображения макроструктуры
4.3. Исследование механической релаксации с применением метода обработки изображений
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования.
Развитие методов исследования структурно-неоднородных сред во многом определяет практику применения композиционных материалов, так как дает возможность осознанного регулирования свойств, приведения их в соответствие требованиям конкретных условий эксплуатации,
Композиционные материалы, вытесняя традиционные, внедряются практически во все отрасли хозяйства: промышленность, строительство, электроэнергетику, аэрокосмическую технику, сельское хозяйство и т.д. Их уникальные потребительские свойства связаны с практически безграничными возможностями изменения характеристик, способностью работать при воздействии интенсивных внешних факторов: химически активных сред, больших и разнообразных механических нагрузок, высоких температур и т.д.
Объектом особого внимания является создание резистивных композиционных материалов. Сохраняя хорошие прочностные характеристики при деформациях, технологичность, коррозионную стойкость, возможность работы в агрессивных средах и т.д. дополнительно обладают электропроводностью заданного уровня, способностью функционировать при приложении высоких напряжений значительно расширяет области использования.
В качестве резистивных успешно применяются композиционные материалы с полимерными компонентами благодаря удачному сочетанию приемлемых эксплуатационных свойств с возможностью изготовления изделий разнообразных форм и конструкций при экономически оправданных затратах. Они используются для изготовления экранов кабелей, резисторов, предохранителей. По совокупности свойств электротехнические изделия на базе таких материалов способны совмещать функции антистатических и заземляющих устройств, заземлителей и фундамента,

эластомеров при варьировании промышленной марки технического углерода в условиях его постоянной концентрации в материале [2].
Электронно-микроскопические срезы макроструктуры представлены на рис. 2.1.
Рис. 2.1 Микрофотографии образцов наполненных полимеров.
В табл. 2.1 приведены рецептурные характеристики и значения удельного объемного сопротивления объектов исследования.
Количественной мерой топологических особенностей сетки
наполнителя была выбрана величина удельного объемного электрического сопротивления композиционного материала, чувствительность которой к топологии макроструктуры многократно подтверждалась экспериментально.
Первоначально изображения из шкалы серого цвета переводились в черно-белый формат. Далее для агрегатов дисперсного наполнителя вычислялась фрактальная размерность -°о , по формуле: