RU2199097C2 - Тензочувствительный материал и способ его получения - Google Patents
Тензочувствительный материал и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199097C2 RU2199097C2 RU2001103685A RU2001103685A RU2199097C2 RU 2199097 C2 RU2199097 C2 RU 2199097C2 RU 2001103685 A RU2001103685 A RU 2001103685A RU 2001103685 A RU2001103685 A RU 2001103685A RU 2199097 C2 RU2199097 C2 RU 2199097C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strain
- sensitive material
- carbonization
- temperature
- hysteresis
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims abstract 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011301 petroleum pitch Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000002061 vacuum sublimation Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении тензодатчиков. Техническим результатом изобретения является получение безгистерезисного тензочувствительного материала с высокой чувствительностью и термостойкостью, а также низкой себестоимостью. Технический результат достигается тем, что тензочувствительный материал содержит карбонизованный пиролизный нефтяной пек следующего элементного состава, мас.%: углерод 93-94, водород 6-7. Тензочувствительный материал получают путем карбонизации пиролизного нефтяного пека со скоростью подъема температуры 8-10 град/мин, с последующей изотермической выдержкой при температуре 665-675oС в течение 55-65 мин, затем охлаждают со скоростью спада температуры 9-11 град/мин, причем карбонизацию проводят в инертной среде, например, азота. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при изготовлении тензодатчиков.
Известны тензосопротивления (А.М. Туричин, Электрические измерения неэлектрических величин., Энергия, 1966 г., стр.34-44), выполненные на основе тензочувствительной проволоки или фольги, наклеиваемые на подложку, а также пленочные тензосопротивления, получаемые путем вакуумной возгонки тензочувствительного материала и последующей конденсации его на подложку.
Недостатками тензочувствительных материалов, используемых в указанных тензосопротивлениях, является зависимость их характеристик от температуры среды, обусловленная различным температурным коэффициентом расширения тензочувствительного материала и материала испытываемого объекта, а также недостаточно высокая чувствительность ввиду их низкого омического сопротивления.
Известен тензочувствительный материал (А. С. СССР 1800505) на основе термообработанного полиацетилена аморфной структуры.
Недостатком этого материала является его сравнительно невысокая термостойкость.
Наиболее близким является тензочувствительный материал на основе композиционного материала, содержащего фторопласт и порошок активированного угля, используемый в датчике контактного сопротивления (А.С. СССР 1262309).
Недостатком этого материала является невысокая точность измерения ввиду наличия гистерезиса, обусловленная низким порогом пластичности.
Известен способ получения электропроводного материала (Г.Г. Абакова, Р. Н. Гимаев, Электропроводность нефтяных пеков, Химия твердого топлива, 1992 г., 5) путем карбонизации пиролизного нефтяного пека.
Недостатком этого способа являются незначительные тензочувствительные свойства получаемого материала.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение безгистерезисного тензочувствительного материала с высокой чувствительностью и термостойкостью, а также низкой себестоимостью.
Технический результат достигается тем, что тензочувствительный материал содержит карбонизованный пиролизный нефтяной пек следующего элементного состава, мас.%: углерод 93-94, водород 6-7.
Тензочувствительный материал получают путем карбонизации пиролизного нефтяного пека со скоростью подъема температуры 8-10 град/мин, с последующей изотермической выдержкой при температуре 665-675oС в течение 55-65 мин, затем охлаждают со скоростью спада температуры 9-11 град/мин, причем карбонизацию проводят в инертной среде, например, азота.
На чертеже представлен график зависимости сопротивления материала от давления.
В табл. 1 приведены данные зависимости сопротивления от давления.
В табл. 2 приведена зависимость сопротивления и относительного сжатия образца от величины давления.
Нефтяные пеки получают из тяжелых нефтяных остатков в процессе крекинга, поэтому они являются самым дешевым сырьем. Структура и свойства нефтяных пеков представлены в книге Р.Н. Гимаев и др. "Нефтяной кокс" и к настоящему времени до конца не изучены. Пиролизные нефтяные пеки имеют следующий групповой состав: масла+смолы, асфальтены, карбены и карбоиды; элементный состав: углерод и водород. В процессе термической обработки происходят мезофазные превращения, и образуется так называемая дискотическая жидкокристаллическая фаза, при охлаждении которой происходит образование структуры твердого пека с упорядочением кластеров. Структура нефтяного пека чутко реагирует на изменения внешних условий в процессе получения, например, скорости охлаждения. При этом изменяется размер кристаллитов, которые образуют лепестковые структуры. Таким образом, можно предположить, что тензочувствительные свойства нового материала, полученного предлагаемым способом, обусловлены изменениями структуры нефтяного пека в процессе физико-химических превращений.
Исходным материалом взят пиролизный нефтяной пек, содержащий:
Групповой состав, мас.%:
Масла+смолы - 4 - 5
Асфальтены - 56 - 68
Карбены - 25 - 30
Карбоиды - Не более 0,2
Элементный состав, мас.%:
Углерод - 93 - 94
Водород - 6 - 7
Температура размягчения 178-212oС
Исходный пиролизный нефтяной пек подвергался карбонизации со скоростью подъема температуры 8-10 град/мин, с последующей изотермической выдержкой в течение 55-65 мин при температурах 300-800oС. Охлаждение проводилось со скоростью спада температуры 9,5-10,5 град/мин. Процесс карбонизации проводился в среде азота. Максимальный тензочувствительный эффект наблюдался в образцах, полученных при температуре изотермической выдержки 660-670oС.
Групповой состав, мас.%:
Масла+смолы - 4 - 5
Асфальтены - 56 - 68
Карбены - 25 - 30
Карбоиды - Не более 0,2
Элементный состав, мас.%:
Углерод - 93 - 94
Водород - 6 - 7
Температура размягчения 178-212oС
Исходный пиролизный нефтяной пек подвергался карбонизации со скоростью подъема температуры 8-10 град/мин, с последующей изотермической выдержкой в течение 55-65 мин при температурах 300-800oС. Охлаждение проводилось со скоростью спада температуры 9,5-10,5 град/мин. Процесс карбонизации проводился в среде азота. Максимальный тензочувствительный эффект наблюдался в образцах, полученных при температуре изотермической выдержки 660-670oС.
Полученный тензочувствительный материал был спрессован в виде таблеток толщиной 0,5 мм и диаметром 10 мм, которые помещались между плоскими электродами, являющимися и силопередающими телами.
Электроды присоединяют к измерителю сопротивления по постоянному току тераомметру Е6-13. На таблетку-образец тензочувствительного материала перпендикулярно плоскости основания прикладывают силу и измеряют сопротивление образца. Под действием силы давления сопротивление тензочувствительного материала уменьшается. В зависимости от силы давления сопротивление уменьшается до некоторого предельного значения, начиная с которого зависимость имеет область насыщения, что представлено на чертеже.
Результаты испытания показали отсутствие гистерезиса, что подтверждается данными табл. 1. Максимальный коэффициент тензочувствительности, полученный по данным табл. 2, составляет 1800. При давлении, равном нулю, сопротивление и толщина материала соответственно равны 22 Ом и 0,5 мм. Измерения проводились при температуре 25oС. Карбонизованный нефтяной пек сохраняет свои свойства до температуры его изотермической выдержки, то есть примерно до 670oС, что подтверждает его термостойкость.
Claims (2)
1. Тензочувствительный материал, включающий углерод, отличающийся тем, что содержит карбонизованный пиролизный нефтяной пек при следующем элементном составе, мас.%:
Углерод - 93-94
Водород - 6-7
2. Способ получения тензочувствительного материала, заключающийся в карбонизации пиролизного нефтяного пека, отличающийся тем, что карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 8-10 град./мин с последующей изотермической выдержкой при температуре 665-675oС в течение 55-65 мин, затем охлаждают со скоростью спада температуры 9,5-10,5 град./мин.
Углерод - 93-94
Водород - 6-7
2. Способ получения тензочувствительного материала, заключающийся в карбонизации пиролизного нефтяного пека, отличающийся тем, что карбонизацию проводят со скоростью подъема температуры 8-10 град./мин с последующей изотермической выдержкой при температуре 665-675oС в течение 55-65 мин, затем охлаждают со скоростью спада температуры 9,5-10,5 град./мин.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что процесс карбонизации проводят в инертной среде, например, азота.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001103685A RU2199097C2 (ru) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | Тензочувствительный материал и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001103685A RU2199097C2 (ru) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | Тензочувствительный материал и способ его получения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2199097C2 true RU2199097C2 (ru) | 2003-02-20 |
| RU2001103685A RU2001103685A (ru) | 2003-03-20 |
Family
ID=20245834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001103685A RU2199097C2 (ru) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | Тензочувствительный материал и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2199097C2 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5505093A (en) * | 1994-11-21 | 1996-04-09 | Brewer Science, Inc. | Homogeneously conductive polymer films as strain gauges |
| RU2094229C1 (ru) * | 1990-06-29 | 1997-10-27 | Флекслайн Сервисиз Лтд. | Способ изготовления композиционного материала |
-
2001
- 2001-01-29 RU RU2001103685A patent/RU2199097C2/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2094229C1 (ru) * | 1990-06-29 | 1997-10-27 | Флекслайн Сервисиз Лтд. | Способ изготовления композиционного материала |
| US5505093A (en) * | 1994-11-21 | 1996-04-09 | Brewer Science, Inc. | Homogeneously conductive polymer films as strain gauges |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Химия твердого топлива, 1992, №5, "Электропроводность нефтяных пеков". * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wu et al. | A high sensitivity nanomaterial based SAW humidity sensor | |
| Cao et al. | Giant piezoresistivity in polymer-derived amorphous SiAlCO ceramics | |
| Bangham et al. | Thermal expansion of coals and carbonised coals | |
| JPH06506411A (ja) | ナノ構造型複合フィルムを基礎とするセンサー | |
| Du et al. | Strain‐induced band‐gap tuning of 2D‐SnSSe flakes for application in flexible sensors | |
| Field | The formation of ionized water films on dielectrics under conditions of high humidity | |
| Wang et al. | A flexible and multipurpose piezoresistive strain sensor based on carbonized phenol formaldehyde foam for human motion monitoring | |
| WO2025161086A1 (zh) | 一种高性能离子凝胶及其制备方法和应用 | |
| RU2199097C2 (ru) | Тензочувствительный материал и способ его получения | |
| Houeix et al. | Flexible thermistors based on laser-induced graphene from polyetherimide | |
| Uhlig et al. | Pressure sensitivity of piezoresistive nickel–carbon Ni: aC: H thin films | |
| Sehrawat et al. | A multi-prong approach towards the development of high performance Temperature sensor using MWCNTs/Al2O3 composite film | |
| CN112782211A (zh) | 一种水相变的探测方法 | |
| Andrew et al. | Studies of young's modulus of carbons at high temperature | |
| Hanafy et al. | Investigation of structural, optical, and dielectric properties of PVA-KI for temperature sensor applications | |
| US6004485A (en) | Method for making a temperature sensor | |
| RU2155403C1 (ru) | Переменный резистор | |
| CN109085196A (zh) | 单电容热膨胀测量仪 | |
| US2880497A (en) | Method of making pressure measuring gage means | |
| JPH04140653A (ja) | タールピッチ類の軟化点計測方法 | |
| Rodebush et al. | The atomic heat capacities of iron and nickel at low temperatures | |
| US3203814A (en) | Method for increasing the thermal endurance of silicon carbide | |
| Noyes Jr | The variation in the resistance of carbon and graphite with temperature | |
| Park et al. | Polarization stability of amorphous piezoelectric polyimides | |
| Kuznetsov et al. | Piezoresistive effect in composite films based on polybenzimidazole and few-layered graphene |