Оценка теплопроводности новых углеродных полимерных композитных материалов


Авторы

Попов И. А.1*, Хамидуллин О. Л.1**, Константинов Д. Ю.1, Попов И. А.2, Жукова Ю. В.3

1. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, Казань, Россия
2. Казанский государственный аграрный университет, ул. К.Маркса, 65, г. Казань, 420015
3. Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси , 220072, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 15

*e-mail: popov-igor-alex@yandex.ru
**e-mail: khamidullinoskarl@mail.ru

Аннотация

Проведено исследование теплопроводности новых углеродных полимерных композитных материалов на основе препрегов и семипрегов с различными наполнителями методом стационарного теплового потока. Установлены уровни коэффициентов теплопроводности и их зависимости от температуры в диапазоне температур от — 20 до 80°С. Значения коэффициентов теплопроводности составили от 0,141 до 0,54 Вт/(мК). Получены температурные зависимости для прогнозирования коэффициентов теплопроводности исследованных полимерных композитных материалов. Результаты работы могут быть использованы для расчета и проектирования систем и установок с элементами из конструкционных углепластиков, а также для моделирования технологических процессов производства углепластиковых изделий.

Ключевые слова:

теплопроводность, полимерные композиционные материалы, углепластик, измеритель стационарного теплового потока

Библиографический список

  1. Li H., Zhu Q., Liu G., Zhu Q. Intrinsically And Extrinsically Anisotropic Heat Transport In Bulk Materials And Nanostructures: A Review // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022. Vol. 196. P. 123307. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123307

  2. Guo Y., Ruan K, Shi X., Yang X. Factors Affecting Thermal Conductivities Of The Polymers And Polymer Composites: A Review // Composites Science and Technology. 2020. Vol. 193. P. 108134. DOI: 10.1016/j.compscitech.2020.108134

  3. Zhou T., Zhao Y., Rao Z. Fundamental And Estimation Of Thermal Contact Resistance Between Polymer Matrix Composites: A Review // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022. Vol. 189. P. 122701. DOI: 10.1016/j.ijheat-masstransfer.2022.122701

  4. Tian W., Qi L., Fu M. W. Multi-Scale And Multi-Step Modeling Of Thermal Conductivities Of 3D Braided Composites // International Journal of Mechanical Sciences. 2022. Vol. 228. P. 107466. DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2022.107466

  5. Zhai S., Zhang P., Xian Y., Zeng J. Effective Thermal Conductivity of Polymer Composites: Theoretical Models And Simulation Models // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2018. Vol. 117. P. 358-374. DOI: 10.1016/j.ijheat-masstransfer.2017.09.067

  6. Yang M., Li X., Yuan J., Wen Z., Kang G. A Comprehensive Study on The Effective Thermal Conductivity Of Random Hybrid Polymer Composites // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022. Vol. 182. P. 121936. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121936

  7. Попов И.А., Константинов Д.Ю., Кузин А.А., Русских М.Д. Исследование теплофизических свойств углепластиковых полимерных композитных материалов // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 3. С. 116–125. DOI: 10.34759/tpt-2022-14-3-116-125

  8. ASTM C518-21. Standard Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus. Annual Book of ASTM Standards, 2021, 16 p. DOI: 10.1520/C0518-21

  9. Хамидуллин О.Л., Низамиев Р.Р., Балькаев Д.А., Амирова Л.М. Определение теплопроводности полимеров методом дифференциальной сканирующей калориметрии с температурной модуляцией // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14. № 4. С. 186–192. DOI: 10.34759/ tpt-2022-14-4-186-192

  10. ASTM E1952-23. Standard Test Method for Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity by Modulated Temperature Differential Scanning Calorimetry. Annual Book of ASTM Standards, 2023. 7 p. DOI: 10.1520/E1952-23

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024