преподаватель, ,, ул. Большая Семеновская, 38, г. Москва, 107023, Россия
Lecturer, ,, 38 Bolshaya Semenovskaya str., Moscow, 107023, Russia
д.т.н., профессор, , ул. Большая Семеновская, 38, г. Москва, 107023, Россия
Dr. Sci. (Chem.), professor, ,, 38 Bolshaya Semenovskaya str., Moscow, 107023, Russia
, , ул. Большая Семеновская, 38, г. Москва, 107023, Россия
, , 38 Bolshaya Semenovskaya str., Moscow, 107023, Russia
На примере тканей и трикотажа из смеси природных и синтетических полимерных волокон показана возможность получения полимерных композиций, предназначенных для изготовления электропроводящих элементов для авиации, робототехники и так называемой «носимой электроники» медицинского назначения. Исследованы механические и электрические свойства волокнистых композиций, наполненных дисперсиями углерода в различных аллотропных формах в сочетании и растворимыми и нерастворимыми высокомолекулярными соединениями в виде порошков или растворов. Дисперсии различных форм углерода с близким распределением частиц по размерам выбраны из числа коммерчески доступных марок полиграфических пигментов и ингредиентов резинотехнических и электротехнических изделий. Исследованы дисперсии углерода: графит, технический углерод и одностенные нанотрубки в виде стабилизированной водной суспензии. Рассмотрены известные и обоснованы оптимальные технологические приёмы введения электропроводящих ингредиентов в состав композиционных материалов с учетом структуры и состава тканей. Показано преимущество напыления электропроводящих частиц графита на поверхность волокон и нитей в сочетании с нанесением растворов и дисперсий, позволяющее получить композиции для резисторов и датчиков деформации с достаточным уровнем прочности и эластичности. Диаграмма растяжения датчиков и зависимость электросопротивления композиции от удлинения с высокой степенью достоверности может быть разделена на два линейных участка. Первый участок в интервале относительной деформации растяжения от 2 до 30% в наибольшей степени соответствует практическому применению. Коэффициент чувствительности к деформации (GF) тензодатчика на основе ткани не превышает 10 в диапазоне деформации в диагональном направлении до 20 %, а коэффициент чувствительности к деформации на трикотаже вне зависимости от направления высечки образцов из полотна на два порядка выше и составляет около 950 до относительного удлинения 30 % и 90 в интервале относительного удлинения 30÷45 %. Максимальная тензочувствительность (QF) лабораторных образцов на основе трикотажного полотна, при деформации менее 30% составляет около1350 кПа-1 и 4900 кПа-1при предельных удлинениях%. Гистерезисе электрических свойств при многократных деформациях не превышает 4%.
Using the example of fabrics and knitwear from a mixture of natural and synthetic polymer fibers, the possibility of obtaining polymer compositions intended for the manufacture of electrically conductive elements for aviation, robotics and so-called "wearable electronics" for medical purposes is shown. The mechanical and electrical properties of fibrous compositions filled with carbon dispersions in various allotropic forms in combination with both soluble and insoluble high-molecular compounds in the form of powders or solutions have been studied. Dispersions of various forms of carbon with a close particle size distribution were selected from among commercially available brands of printing pigments and ingredients of rubber and electrical products. Carbon dispersions were investigated: graphite, carbon black and single-walled nanotubes in the form of a stabilized aqueous suspension. The well-known and justified optimal technological methods of introducing electrically conductive ingredients into the composition of composite materials, taking into account the structure and composition of fabrics. The advantage of spraying electrically conductive graphite particles on the surface of fibers and filaments in combination with the application of solutions and dispersions is shown, which makes it possible to obtain compositions for resistors and strain sensors with a sufficient level of strength and elasticity. The stretching diagram of the sensors and the dependence of the electrical resistance of the composition on the elongation with a high degree of confidence can be divided into two linear sections. The first section in the range of relative tensile strain from 2 to 30% is most consistent with practical application. The coefficient of sensitivity to deformation (GF) of a fabric-based strain gauge does not exceed 10 in the range of deformation in the diagonal direction up to 20%, and the coefficient of sensitivity to deformation on knitwear, regardless of the direction of cutting samples from the canvas, is two orders of magnitude higher and is about 950 to a relative elongation of 30% and 90 in the range of a relative elongation of 30÷45%. The maximum strain sensitivity (QF) of laboratory samples based on knitted fabric, with a deformation of less than 30%, is about 1350 kPa-1 and 4900 kPa-1 at maximum elongation%. The hysteresis of electrical properties with multiple deformations does not exceed 4%.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.