Теплопроводность полиэтилена: Теплопроводность полиэтилена 2022

ПЭНД – АО “НЗПМ”

2. Главная
3. Продукция
4. Листовые пластики
5. ПЭНД

•  

 

 

Полиэтилен низкого давления (высокой плотности) вследствие высокой степени кристалличности имеет высокие прочностные показатели: теплостойкость, жесткость и твердость, хорошая стойкость к растворителям.

Большой марочный ассортимент, который имеет разрешение на контакт с пищевыми продуктами и безопасен для человека и экологии. Листы ПЭНД гнут, формуют, сваривают и склеивают между собой. Сваривают листы между собой с помощью ручных сварочных аппаратов или термофенов, используя при этом пруток для сварки ПЭНД. Листы ПЭНД могут быть гладкие и с тиснением. В зависимости от назначения , в этот материал можно добавить УФ-стаблизатор, пластификатор, а также краситель.

Свойства ПЭНД в соответствии с Гост 16338-85 

1. Плотность полиэтилена, г/см3	0,931-0,970
2.Температура плавления, °С	125-132
3.Температура размягчения по Вика в воздушной среде, °С	120-125
4.Насыпная плотность гранул полиэтилена, г/см2	0,5-0,6
5.Разрушающее напряжение при изгибе, МПа	19,0-35,0
6.Предел прочности при срезе,  МПа	19,0-35,0
7.Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой, МПа	48,0-54,0
8.Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом	1014
9. Удельное объемное электрическое сопротивление полиэтилена, Ом·см	1016 -1017
10.Водопоглощение за 30 суток, %	0,03-0,04
11.Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте полиэтилена 1010Гц	0,0002-0,0005
12.Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010Гц	2,32-2,36
13.Удельная теплоемкость при 20-25°С, Дж/кг·°С	1680-1880
14.Теплопроводность полиэтилена, В/(м·°С)	(41,8-44)·10-2
15.Линейный коэффициент термического расширения, 1/°С	(1,7-2,0)·104

Размеры и  температурный режим эксплуатации листов из ПЭНД

Толщина, мм	Ширина, мм	Длина, мм	Температурный режим, °С
1,2-10,0	До 2000	600-6000	От -40 до 100°С
1,0-12,0	До 1500	600-6000	От -40 до 100°С

По желанию потребителей возможно изготовление листов других размеров

Физико-механические характеристики листов ПЭНД

Наименование показателя	НТД
1. Предел текучести при растяжении, кгс/см2      – 220	Гост 11262
2. Относительное удлинение, %, не менее         –  85	Гост 11262

Область применения

Листы из полиэтилена низкого давления предназначены для изготовления изделий для народного хозяйства методом термоформования, а также в качестве облицовочного, антикоррозийного и поделочного материала. В качестве гидроизоляционного материала в устройстве дорожных покрытий и укреплении откосов при строительстве полигонов, котлованов, тоннелей, колодцев, ёмкостей, баков, лотков для хранения продуктов, септиков, бассейнов, хоккейных коробок, душевых кабин. Также используется для изготовления георешеток в дорожном строительстве.

теплоотдача полиэтиленовых труб, способы укладки, виды, преимущества и недостатки

Содержание:

Устройство теплого пола
Отличительные особенности материала
Нормативы труб теплого водяного пола
Преимущества сшитого полиэтилена
Разновидности труб
Сборка системы
Стыковка труб

Труба, изготовленная из сшитого полиэтилена, является представителем нового поколения трубопроводов. Она стала популярной при сборке систем, поставляющих горячую и холодную воду, а также систем отопления, работающих в режиме низких температур, включая систему теплого пола. Востребованность трубы для теплого пола из сшитого полиэтилена обусловлена такими свойствами, как простое использование, хорошие показатели гибкости, надежность и доступная цена.

Устройство теплого пола

Установка в квартире системы теплого пола помогает избежать лишних расходов, связанных с покупкой дополнительных приборов отопления. Нормальное функционирование системы обеспечивается поддержанием температурного показателя теплоносителя в пределах 33-55⁰С. На эти показатели напрямую влияет назначение помещения, толщина стяжки и тип используемой трубы.

Трубы являются основными элементами, их правильный выбор обеспечивает безупречное функционирование и долгий период использования всей системы.

Не менее важными составляющими теплого водяного пола можно назвать:

• Материал для теплоизоляции.
• Крепежные элементы для деталей нагревательного контура.
• Гидроизоляционный материал.
• Распределительный коллектор.
• Материалы, способствующие максимальному проведению тепла.

Принцип обогрева помещения системой теплого пола заключается в передаче тепла воды в нагревательном контуре в воздух. Сборка таких систем обогрева выполняется в строгом соответствии с нормативной документацией. Длина трубы и шаг между витками определяется в зависимости от размеров комнаты, мощности устройства для нагрева воды, вида теплоизоляционного материала, а также материала, из которого изготовлены пол и стены.

Эффективная работы обеспечивается равномерной подачей тепла по всей площади. При этом не стоит допускать слишком сильного нагрева отдельных участков.

Отличительные особенности материала

Производство полиэтилена нового поколения подразумевает применение химического или физического способа.

В процессе изготовления молекулы этилена связываются своеобразными поперечинами, образуя объемную структуру в виде сетки с ячейками.

В зависимости от метода изготовления, выделяют следующие виды этого полимера:

• PE-Xa – полимерное соединение, образованное в результате нагревания с участием пероксидов.
• PE-Xb – полиэтилен, полученный путем обработки влагой с катализатором и силаном.
• PE-Xc получается в результате электронной атаки молекул полимера.
• PE-Xd – очень редкий полимер, для изготовления которого применяется азотная технология.

Сшитый полиэтилен имеет очень высокую прочность, которая возникает еще на молекулярном уровне, деформировать такую связь будет достаточно сложно.

Полиэтилен с маркировкой PE-Xa – это оптимальный вариант для системы теплого пола.

Нормативы труб теплого водяного пола

Каждый элемент системы должен соответствовать определенным требованиям.

Трубы, используемые при монтаже, должны обладать высокой устойчивостью к нагрузкам механического типа, иметь большой период эксплуатации и хорошую устойчивость к образованию коррозии, не представлять опасности для экологии и здоровья человека.

Немаловажными характеристиками труб считаются: высокий коэффициент теплоотдачи, хорошее шумопоглощение и эластичность.

Все эти свойства в определенной степени имеют трубы из полиэтилена, медных сплавов, металлопластика, полипропилена, а также гофрированные стальные трубы. Медные трубы для теплого пола имеют высокую стоимость. А для их монтажа необходима дополнительная соединительная фурнитура и полимерные защитные оболочки.

Стальные гофрированные трубы характеризуются меньшим расходом по сравнению с медными элементами, но располагаются в аналогичных ценовых рамках.

Цена на полиэтиленовые трубы для теплого пола сравнительно ниже, они имеют малый вес, легко и просто монтируются, но отличаются значительным линейным расширением при нагревании. Использование таких материалов для укладки в бетонную стяжку предполагает предварительное армирование алюминием или стекловолокном.

Металлопластик получил хорошую рекомендацию при обустройстве системы теплого пола. Однако делая выбор, металлопластиковые трубы или сшитый полиэтилен, стоит учитывать незначительный минус первого варианта – образование накипи внутри резьбовых фитингов.

Преимущества сшитого полиэтилена

Сшитый полиэтилен идеален для системы теплого пола, так как обладает полным набором необходимых характеристик, включая высокие показатели эластичности, обратную усадку и способность выдерживать нагревание до +120

0С. Стоит учесть, что другие полимерные изделия сохраняют определенные свойства при температуре рабочей среды до +80⁰С.

Уникальным свойством сшитого полиэтилена является его самовосстановление после воздействия сильных нагрузок. Другие аналогичные материалы, функционируя в таких условиях, быстро деформируются, что неизбежно приводит к разрыву контура.

При выполнении укладки контура с использованием труб из сшитого полиэтилена допускается изгиб материала по большому радиусу без возможного риска излома. Помимо этого, материалу свойственны повышенные эксплуатационные сроки, он не выделяет вредные вещества, не подвержен воздействию гнили и коррозии.

Используя трубы из сшитого полиэтилена для системы теплого пола, можно существенно снизить уровень шума в комнате, так как материалу свойственно поглощать вибрацию теплоносителя.

Единственным минусом таких изделий можно назвать пропускание кислорода, что может привести к образованию коррозийных процессов в материалах, расположенных поблизости. Уменьшить показатели помогает специальное напыление. Трубные элементы из сшитого полиэтилена плохо держат форму, поэтому рекомендуется закреплять их в процессе укладки. Для этой цели используются специальные скобки с защелками или рейки, имеющие пазы для укладки трубы.

Разновидности труб

Изделия такого типа производятся в строгом соответствии со стандартами европейского уровня, по которым сортамент труб PE-X представляет 19 типоразмеров. Среди них максимальные значения могут быть следующими: 25 см – пропускной диаметр, 2,8 см – толщина стенок.

При сборке систем теплого пола используются труба диаметром от 12 до 32 мм. Такие параметры трубы не усложняют процесс заливки бетонной стяжки. В идеале монтаж пола должен проводиться с использованием изделий, имеющих диаметр 16 мм. При выполнении этого условия достигается максимальная теплоотдача трубы из сшитого полиэтилена и не увеличивается слой стяжки.

При выборе изделий из полиэтилена нового поколения стоит обратить внимание на степень сшивания материала, так как от этого зависят технические параметры труб, эксплуатационный период и их цена.

Лидирующие позиции в производстве элементов для монтажа системы теплого пола занимает фирма Rehau. Трубы этого производителя представлены большим выбором типоразмеров и моделей (прочитайте также: “Как правильно выполнить монтаж труб РЕХАУ – от подготовки до завершения установки”). Трубопроводы из универсальных специализированных изделий Stabil, Flex, His, Pink могут безупречно функционировать долгое время в режиме высоких температур. Не меньшим спросом пользуются трубы, представленные фирмами Uponor, Wirsbo. Читайте также: “Какие бывают трубы Рехау по материалу изготовления и способам использования”.

Сборка системы

Укладывать трубу при сборке системы теплого пола можно по спирали или в виде двойной или одинарной змейки. Упрощенным способом считается змейка, но такая укладка обеспечивает неравномерное нагревание поверхности. Промежутки между линиями контура не должны быть более 35 см. Но нужно понимать, что расстояние между трубами теплого водяного пола в каждом отдельном случае может отличаться. Труба для системы имеет допустимые нормы длины, не более 120 метров. Средний размер трубы для укладки должен составлять около 60 м. В противном случае могут наблюдаться высокие теплопотери, и вода будет возвращаться с более низкой температурой.

Перед укладкой трубы необходимо уложить слой теплоизоляционного материала. Для этого можно использовать пенополистирол, пенопласт или отражатель на основе вспененного полиэтилена. Крепить теплоизоляцию рекомендуется с помощью специальных клипс или забивных дюбелей. Отдельные модели утеплителя имеют специальный профиль для крепления трубы и разметку.

В процессе заливки бетонной стяжки нельзя забывать о компенсационных швах, которые предотвращаю деформацию вследствие линейного расширения изделий.

Запуск системы в работу начинают после того, как бетонная стяжка станет полностью твердой. При этом нельзя резко повышать температуру теплоносителя, лучше всего ежедневно увеличивать её на 3-5⁰С.

При наличии на сшитом полиэтилене наружной антидиффузионной защиты, сборку системы следует начинать только при отсутствии повреждений на поверхности трубы.

Стыковка труб

Соединять трубы из сшитого полиэтилена рекомендуется с помощью компрессионных фитингов. Этот способ считается менее сложным по сравнению с элементами напрессовочного типа.

Чтобы установить компрессионный фитинг на трубу, нужно надеть обжимную гайку резьбой в направлении другой соединительной части. Затем на коммуникации размещают разрезанное кольцо, отступая от места среза 1 мм. Далее на трубу насаживают соединительный элемент и закручивают обжимную гайку, пользуясь гаечными ключами. Читайте также: “Способы монтажа труб из сшитого полиэтилена – варианты соединений”.

Стыковка труб с применением напрессовочных фитингов получается неразъемной. Чтобы выполнить стыковку труб таким способом, нужно иметь под руками специальное устройство.

Теплый водяной пол – это более выгодный вариант отопительной системы. Трубы из полиэтилена нового поколения повысят эффективность его работы и продлят эксплуатационный срок.

%d1%82%d0%b5%d0%bf%d0%bb%d0%be%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b2%d0%be%d0%b4%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d1%8c – English translation – Linguee

Добавить код BF к соответствующим номерам […] заказов муфт и ниппелей. staubli.com staubli.com	Add the code BF to the concerned part-numbers […] of the sockets and the plugs. staubli.com staubli.com
Она весит 13 т и может перевозить до 2 т […] груза с помощью установленного [. ..] дизельного двигателя Deutz BF 6L 913 мощностью 160 […] л.с. или GM 4-53T мощностью 175 л.с. Колеса […] амфибии имеют диаметр 2.96 м и ширину 1.5 м. Скорость на суше 8 км/ч, на воде – 5 км/ч. На палубу амфибии может приземляться небольшой вертолет, а чтобы амфибия не перевернулась от воздушных потоков, создаваемых лопастями вертолета, предусмотрена система 4х якорей, фиксирующих VARF. trucksplanet.com trucksplanet.com	Weighing a total of 13 t, 2 t payload, it was powered by a […] Deutz BF 6L 913 160 hp or GM 4-53T 175 hp engine […] with wheels of 2.96 m diameter and […] 1.5 m wide. Speed of 8 km / h on land and 5 in water. trucksplanet. com trucksplanet.com
C. Согласившись с […] тем, что BSP и BB следует отнести […] к одному структурному элементу и так же, как BFC, они непосредственно […] связаны с программой, эти члены Группы сочли, что по своему характеру эти службы обеспечивают выполнение программы и поэтому должны фигурировать в Части III бюджета вместе с Бюро по управлению людскими ресурсами (HRM). unesdoc.unesco.org unesdoc.unesco.org	C. While agreeing that BSP […] and BB should be placed together […] and, with BFC, were directly linked to programme, they considered […] that this was in a programme support capacity and that these services should therefore figure under Part III of the budget along with HRM. unesdoc.unesco.org unesdoc.unesco.org
Эта опция меню будет доступна после установки CD/DVD/BD–ROM-привода в NMT, или при подключении внешнего USB-привода CD/DVD/BD–ROM. popcornhour.es popcornhour.es	This option will only be accessible when a CD/DVD/BD-ROM drive has been installed into or attached to your NMT. popcornhour.es popcornhour.es
В 2000 году, проработав около года на должности начальника отдела обслуживания и продаж в подразделении Olympus France, он вернулся в компанию Olympus Medical Systems Europa GmbH в Гамбурге, заняв пост начальника отдела GI/EUS/BF и подразделения маркетинга услуг. olympus.com.ru olympus.com.ru	In 2000, after spending about a year as Department Manager, Service & Sales Management with Olympus France, he returned to Olympus Medical Systems Europa GmbH in Hamburg to take on the role of Department Manager GI/EUS/BF and Service Marketing Division. olympus.it olympus.it
Выполнен проект по изготовлению пилотных […] образцов портативного мультимедийного проигрывателя, использующего разнообразные […] аудиоинтерфейсы, на процессоре Blackfin BF548. promwad.com promwad.com	The project for the pilot samples production of the portable […] multimedia players that use different audio interfaces and [. ..] are based on Blackfin BF548 processor was successfully […] completed. promwad.com promwad.com
S&P также понизило оценку риска перевода и […] конвертации валюты для украинских […] несуверенных заемщиков с «BB» до «BB–», однако подтвердило краткосрочные […] рейтинги Украины по […] обязательствам в иностранной и национальной валюте на уровне «В», рейтинг по национальной шкале «uaAA» и рейтинг покрытия внешнего долга на уровне «4». ufc-capital.com.ua ufc-capital.com.ua	S&P also downgraded the risk of currency transfer and [. ..] conversion for Ukrainian non-sovereign […] borrowers from BB to BB-, but confirmed the short-term ratings […] of Ukraine for liabilities […] denominated in foreign and domestic currencies – at B level, its national scale rating — uaAA and foreign debt coverage rating – at the level 4. ufc-capital.com.ua ufc-capital.com.ua
Самостоятельная […] финансовая позиция Самрук-Энерго на […] уровне рейтинговой категории BB отражает преимущество вертикальной […] интеграции, так как деятельность […] компании включает весь процесс выработки энергии, начиная от добычи угля и заканчивая генерацией и распределением электрической и тепловой энергии. halykfinance.kz halykfinance.kz	SE’s standalone business and financial profile […] is assessed at BB rating category, which benefits […] from its vertical integration as its […] activities range from coal mining to generation and distribution of power and heat. halykfinance.kz halykfinance.kz
BD выпускается в строгом соответствии с техническими условиями, все аудио могут быть расшифрованы вывода см. в разделе BD RIP, BD ISO треков были совершенны следующего поколения выходе источника macbook-covers.net macbook-covers.net	BD produced in strict accordance with specifications, all the audio can be decoded output, see BD RIP, BD ISO tracks were perfect the next generation of source output macbook-covers. net macbook-covers.net
Во-вторых, […] использовать VAV BF типа низкого шума […] ветра шасси используется в основном для различных кондиционеры, воздушные […] завесы, отопления и охлаждения, вентилятор и т.д., также могут быть использованы в промышленных и горнодобывающих предприятий, общественных мест, крытый вентиляции. ru.shyngda.com ru.shyngda.com	Second, use VAV BF type low-noise wind […] chassis is mainly used for a variety of air conditioning units, air curtain, heating […] and cooling fan, etc., can also be used in industrial and mining enterprises, public places, indoor ventilation. en.shyngda.com en.shyngda.com
bb) содействовать созданию […] у женщин и девочек положительного представления о профессиональной деятельности в области науки […] и техники, в том числе в средствах массовой информации и социальных средствах информации и через информирование родителей, учащихся, преподавателей, консультантов по вопросам профориентации и разработчиков учебных программ, а также посредством разработки и расширения других стратегий, призванных стимулировать и поддерживать их участие в этих областях daccess-ods.un.org daccess-ods.un.org	(bb) Promote a positive image […] of careers in science and technology for women and girls, including in the mass media and [. ..] social media and through sensitizing parents, students, teachers, career counsellors and curriculum developers, and devising and scaling up other strategies to encourage and support their participation in these fields daccess-ods.un.org daccess-ods.un.org
Система bb workspace относится к […] классу ECM-систем (Enterprise Content Management) и поддерживает полный жизненный цикл […] управления документами от создания и регистрации, до архивного хранения в отдельных базах данных за каждый календарный год. moscow-export.com moscow-export.com	Bb workspace system belongs to ECM-systems […] (Enterprise Content Management) and supports full lifecycle of document management [. ..] starting from creation and registration to archival storage in separate databases for each calendar year. moscow-export.com moscow-export.com
Политика управления денежными средствами Компании ограничивает суммы финансовых активов, которые можно содержать в каком-либо из банков, в зависимости от размера капитала уровня такого банка и его долгосрочного кредитного рейтинга, присвоенного агентством Standard & Poors (например, не более 40% для банка с рейтингом «BB» на 31 декабря 2010 года). kmgep.kz kmgep.kz	The Company’s treasury policy limits the amount of financial assets held at any one bank to the lower of a stipulated maximum threshold or a percentage of the bank’s Tier I capital, which is linked to the banks long term counterparty credit rating, as measured by Standard and Poor’s rating agency, (e. g. not greater than 40% for a BB rated bank at December 31, 2010). kmgep.kz kmgep.kz
bb) меморандум о взаимопонимании […] между национальным управлением Румынии по противодействию отмыванию денежных средств и […] секретариатом по противодействию отмыванию денег и имущества Парагвая о сотрудничестве в области обмена данными финансовой разведки об отмывании денег и финансировании терроризма, подписанный в Бухаресте, декабрь 2008 года, и Асунсьоне, декабрь 2008 года daccess-ods.un.org daccess-ods.un.org	(bb) Memorandum of understanding […] between the Romanian National Office for Preventing and Combating Money-laundering and […] the Paraguayan Secretariat for Prevention of Money-laundering or Property on cooperation in financial intelligence exchange related to money-laundering and terrorist financing, signed in Bucharest, December 2008, and in Asunción, December 2008 daccess-ods. un.org daccess-ods.un.org
В состав Совета войдут также заместитель Генерального директора по вопросам социальных и гуманитарных наук (ADG/SHS), […] […] директор Бюро стратегического планирования (DIR/BSP), директор Бюро бюджета (DIR/BB), директор Бюро информации общественности (DIR/BPI) и – в зависимости от темы […] […] и потребностей всемирного доклада – еще один заместитель Генерального директора по одному из программных секторов. unesdoc.unesco.org unesdoc.unesco.org	Other members will be ADG/SHS, DIR/BSP, DIR/BB, DIR/BPI and – subject to the specific theme and exigencies of a world report – another Programme Sector ADG. unesdoc.unesco.org unesdoc.unesco.org
Чтобы привести автомобиль в боевую готовность и показать силу были использованы 3-дюймовые навесы и особые [. ..] колеса матового черного цвета, а также […] грязевые шины М/Т BF Goodrich, был добавлен […] большой передний кенгурятник, ограничительная […] планка и багажник на крыше. ms-auto.co.jp ms-auto.co.jp	To be fully armed and show the impact, 3 inch lift ups and […] special mat black wheel and BF Goodrich […] mud terrain tires, large front grill guard […] and tail guard and roof racks are added. ms-auto.co.jp ms-auto.co.jp
Мы также добавили черные боковые пороги, 2-дюймовый […] навес, эксклюзивные колеса черного цвета и всесезонные [. ..] грязевые шины BF Goodrich для придания […] более неустрашимого вида. ms-auto.co.jp ms-auto.co.jp	We also added black side tube step, 2 inch lift up, exclusive black color […] wheel and BF Goodrich mud terrain tire […] to make it with a look of fearless determination. ms-auto.co.jp ms-auto.co.jp
Поскольку пропорциональная […] счетная трубка BF3 будет реагировать […] только на термальные нейтроны, полиэтиленовый модератор, […] который замедляет случайные быстрые нейтроны до термальных энергий, окружает нейтронно чувствительную трубу. ru.flukebiomedical. com ru.flukebiomedical.com	Since the BF3 proportional counter […] tube will only respond to thermal neutrons, a polyethylene moderator, which slows the […] incident fast neutrons to thermal energies, surrounds the neutron sensitive tube. flukebiomedical.com flukebiomedical.com
В настоящий момент компания […] […] Promwad работает над системой видео наблюдения и регистрации с использованием стандарта сжатия изображения JPEG2000 на базе кодека ADV212/202 и двухъядерного процессора Blackfin BF561. promwad.com promwad.com	Currently Promwad Company develops a video surveillance and recording system using JPEG2000 image compression standard based on ADV212/202 codec and Blackfin BF561 duo core processor. promwad.com promwad.com
Если заготовка имеет важное значение в стране, то […] составителям кадастров рекомендуется использовать национальные […] данные по заготовкам или вывести значение BF по конкретной стране. ipcc-nggip.iges.or.jp ipcc-nggip.iges.or.jp	If logging is significant in the […] country, the inventory compilers are encouraged to use national […] harvest data or derive country-specific BF values. ipcc-nggip.iges.or.jp ipcc-nggip.iges.or.jp
Еще больше положение компании в […] […] глазах  рынка было ухудшено решением рейтингового агентства S&P поместить кредитный рейтинг ENRC  BB+ на “credit watch negative”, что подразумевает повышенную вероятность падения рейтинга компании в ближайшие [. ..] три месяца. halykfinance.kz halykfinance.kz	To make things even worse, S&P placed ENRC’s BB+ credit rating on “credit watch negative”, which implies a higher probability of a downgrade into junk territory over the next three months. halykfinance.kz halykfinance.kz
SF1605x400 обработанной винт мяч […] шариковинтовая SF типа обрабатываемой в соответствии с BK12 и BF/FF12 опор ШВП. zappautomation.co.uk zappautomation.co.uk	The SF1605x400 machined ball screw is […] the SF type ballscrew machined to fit the BK12 and BF/FF12 ballscrew supports. zappautomation.co.uk zappautomation.co. uk
В июне 2012 года Международным рейтинговым агентством Fitch Ratings повышены долгосрочные рейтинги Краснодарского края, а также выпуски облигаций в иностранной и национальной валюте с уровня BB до BB+. pwc.ru pwc.ru	In June 2012 international ratings agency Fitch Ratings upgraded the long-term ratings for Krasnodar Territory, as well as foreign and national currency long-term issuer default ratings from ‘BB’ to ‘BB+’, and affirmed Krasnodar’s short-term rating at ‘B’. pwc.ru pwc.ru
1BB 2 b iii 2 Добыча Летучие выбросы (исключая удаление газа и сжигание в факелах) из газовых скважин через входные отверстия на устройствах переработки газа или, если обработка не требуется, в точках стыковки систем транспортировки [. ..] газа. ipcc-nggip.iges.or.jp ipcc-nggip.iges.or.jp	1B 2 b iii 2 Production Fugitive emissions (excluding venting and flaring) from the gas wellhead through to the inlet of gas processing plants, or, where processing is not required, to the tie-in points on gas transmission systems. ipcc-nggip.iges.or.jp ipcc-nggip.iges.or.jp
Если ‘Быстрый ответ’ разрешен, поле для ответа появится после сообщений на странице, но Вы […] должны напечатать Ваше сообщение, также […] можно использовать BB Код и Смайлы вручную, […] если Вы выберете использование этого. ipribor.com.ua ipribor.com.ua	If ‘Quick Reply’ has been enabled, a simple reply field will also appear [. ..] after the post(s) on a page, but you’ll have to […] type your Bulletin Board Code and Smileys […] manually if you choose to use it. ipribor.com ipribor.com
Модели BJ и BB стали первыми марками холдинга […] Mack, построенными под влиянием новых транспортных веяний – машины способные […] перевозить более тяжелые и объемные грузы с большей скоростью. trucksplanet.com trucksplanet.com	The Models BJ and BB were the first trucks of Mack […] Company, built under the influence of new transport trends – machines [. ..] capable of carrying heavy and bulky loads with greater speed. trucksplanet.com trucksplanet.com
В мае 2012 года рейтинговое агентство Fitch Rating повысило долгосрочные рейтинги Новосибирской […] области в иностранной и национальной […] валюте с уровня «BB» до «BB+», а также долгосрочный […] рейтинг по национальной шкале – […] с уровня «AA-(rus)» до «AA(rus)». pwc.ru pwc.ru	In May 2012, Fitch Ratings changed its long-term rating for the Novosibirsk […] Region (in foreign and local currency) […] from BB to BB+, and its long-term national-scale [. ..] rating from AA-(rus) to AA(rus). pwc.ru pwc.ru
I. Общие сведения о Шанхае должен достичь Фан-Ко, […] дизайн и производство BF VAV низким шасси шум […] ветра предназначены для вентилятора выхлопных […] устройств для удовлетворения оперативных потребностей различных рабочих условиях, он имеет небольшой размер, легкий вес, красивый внешний вид, низкий уровень шума, простота в обслуживании. ru.shyngda.com ru.shyngda.com	I. Overview of Shanghai should reach a Fan Co., the design and […] production of the BF VAV low noise wind chassis […] designed for the blower exhaust devices [. ..] to meet the operational requirements of different working conditions, it has a small size, light weight, beautiful appearance, low noise, easy maintenance. en.shyngda.com en.shyngda.com
Наряду со страхованием кредита на инвестиции мы наше предложение расширили на два следующих страховых продукта для страхования […] просроченных задолженностей по экспортным […] поставочным кредитам (вид Bf и Cf), которые позволяют […] банкам откупать экспортные задолженности […] без регресса на экспортера. egap.cz egap.cz	Simultaneously with insurance of a credit for the financing of investments, we extended our offer by two other insurance products for [. ..] insurance of ceded receivables from export […] supplier credits (types Bf and Cf) which enable […] banks to purchase export receivables […] without recourse against the exporter. egap.cz egap.cz

Какую изоляцию выбрать – каучук или полиэтилен

Очень часто нашим клиентам сложно определиться с выбором какую изоляцию подобрать – каучуковую или из вспененного полиэтилена. Многие начинают считать экономику, не обращая внимания на другие отличия.

Дешево – не значит экономия, и это можно обосновать!

Воздействие от механических нагрузок. Говорят, что изоляция из вспененного каучука очень реагирует на внешние механические нагрузки по сравнению со вспененным полиэтиленом. Но при задаче теплоизоляции трубопроводов не стоит задача смонтировать изоляцию крепкую как бетон. У изоляции стоит другая задача – быть упругой, особенно при монтаже на холодильные установки, где изоляция из вспененного полиэтилена существенно проигрывает.

«Каучук более дорогой, чем полиэтилен». И это правда. Но давайте подумаем, что цена – не самое главное, главное – чтобы была решена проблема. Сначала подумаем о долговечности материала, сохранении энергоэффективности, а потом подумаем о цене. Если возьмем, для примера холодильную технику, то стоимость каучуковой изоляции по сравнению со стоимостью всей системы – это просто копейки. Главная задача изоляции – это защита технологического оборудования. И если вспененный полиэтилен не будет справляться в каких то местах – это грозит теплопотерями всей системе. И как следствие, обмерзание оборудования и последующий ремонт.

Перейдем к показателям теплопроводности. У вспененного полиэтилена и вспененного каучука практически одна и та же теплопроводность. Но если разобраться глубже, на разных температурах показатели теплопроводности полиэтилена и каучука значительно меняются. Так, для труб отопления, где в теплоносителе невысокая температура – может подойти и вспененный полиэтилен. Но на самом деле показатели, которые указывается в технических характеристиках, показывают лишь нижнее значение свойств той или иной изоляции. Главное же влияние на такой показатель как теплопроводность влияет наличие воздушных пор в самой изоляции. При производстве вспененного полиэтилена и вспененного каучука у них «плюс-минус» одинаковое количество пор, что, понятное дело, не влияет на коэффициент теплопроводности. Поэтому, в этом пункте будем придерживаться мнения, что не имеет значение при таком запросе – вспененный полиэтилен или вспененный каучук.

Толщина полиэтилена и толщина вспененного каучука. При одних и тех же характеристиках теплопроводности вспененного полиэтилена и вспененного каучука одна и та же. Но для холодильных установок, где главную роль играет коэффициент теплопроводности на низких температурах и паронепроницаемость – трубная или листовая изоляция из вспененного каучука – выигрывает.

Сопротивление диффузии водяного пара.  Этот показатель является абстрактным, так как никто еще на протяжение десяти лет не измерял эти показатели в натурных условиях. Здесь изоляция из вспененного каучука выигрывает, но лишь в правильных и важных проектах.

Изоляция при горении выделяет газ. Рассмотрим и эту гипотезу. Вспененный каучук при горении выделяет дым черного цвета, который можно устранить. Вспененный же полиэтилен при возгорании выделяет опасное соединение – окись углерода. Статистика показывает, что на производстве при возгорании в первую очередь опасность идет не от дыма, а от отравления газом! А если посмотреть на группу горючести, то вспененный полиэтилен замечательно горит в натурных условиях, в отличие от вспененного каучука,  у которого группа горючести Г1.

Проникновение влаги. Есть такое мнение, что изоляция из вспененного каучука непроницаема лишь в верхних слоях. Но, как показывает практика, изоляция из вспененного каучука имеет однородную структуру и, поэтому, влага равномерно НЕ проникает по всей толщине слоя.

Липкость к материалу. Многие начинающие монтажники готовы утверждать, что приклеивать изоляцию из вспененного полиэтилена намного проще, чем изоляцию из вспененного каучука. Но опытные монтажники знают, что это только лишь дело хитрости и изоляция из каучука намного эластичнее и гибче монтируется, в отличие от полиэтилена.

Склейка швов. Изоляция из вспененного каучука лучше поддается клею для технической изоляции, чем вспененный полиэтилен. Почему? Опять же от физических характеристик самого материала.

Усадка изоляции. Уже выявлено опытным путем, что изоляция из вспененного полиэтилена со временем дает усадку до 3,5%. Берем длину изоляции 1 м – % усадки составит 35 мм. А это довольно внушительно. В отличие от вспененного полиэтилена, вспененный каучук такую усадку не дает.

Подведем итог. Выше мы привели все доводы для выбора изоляции из вспененного полиэтилена и вспененного каучука. Мы не настаиваем на выборе одной из них. Самое главное, чтобы выбор Вы проводили осознанно и грамотно и пусть ваши инженерные системы прослужат долго!

Вспененный полиэтилен – свойства и характеристики материала, область применения

Вспененный полиэтилен или пенополиэтилен (ППЭ) — пористый полимерный материал, полученный путем введения углеводорода в структуру полиэтилена.

Изделия из пенополиэтилена легки, пластичны, обладают очень низкой теплопроводностью и паропроницаемостью. Выпускаются в рулонах, листах или в виде готовых изделий.

Универсальный материал широко используется в различных сферах:

• строительство — для звуко-, тепло-, пароизоляции и защиты конструкций, трубопроводов, инженерных систем и сооружений;

 

Рисунок 1. Рулонная изоляция из вспененного полиэтилена.

 

• медицина — для изготовления различных ортопедических изделий;
• машиностроение — в качестве уплотнителей, виброзащиты, шумо- и теплоизоляций;
• туризм и спорт — для изготовления матов, туристических ковриков, спасательных жилетов, перчаток и груш для бокса, защитных и ограждающихустройств.

 

Рисунок 2. Изделия из вспененного полиэтилена.

 

Из ППЭ изготавливается различная упаковка, всевозможные антидеформационные вкладыши и прокладки для хранения и транспортировки бытовой техники,продуктов питания и различных промышленных товаров.

ТОП 3 лучших товаров по мнению покупателей

Полиэтилен вспененный Мосфол НПЭ 10 мм

1300.00р.

Код товара 2876

Полиэтилен вспененный Мосфол НПЭ 10 мм – представляет собой многофункциональный материал из&nbs…..

Полиэтилен вспененный Мосфол НПЭ 3 мм

1000.00р.

Код товара 2886

Полиэтилен вспененный Мосфол НПЭ 3 мм – представляет собой многофункциональный материал из газо…..

Виды вспененного полиэтилена

В настоящее время выпускается большое количество пенополиэтилена, который подразделяется на три основные вида:

1. Несшитый пенополиэтилен (НПЭ), изготовленный путем насыщения пропаном и бутаном полимерной массы, расплавленной в экструдере. В процессе заливки, под воздействием атмосферного давления,пузырьки газа застывая образуютструктурные ячейки. Материал обладает низкой плотностью и рыхлыми большими порами. Легко деформируется, после прекращения механических воздействий почтине восстанавливает первоначальную форму. Несмотря на высокие теплоизоляционные качества, в основном материал применяется для создания упаковки.

 

Рисунок 3. Несшитый ППЭ.

 

2. Пенополиэтилен, сшитый химическим методом (ХППЭ) создается аналогично не сшитому.Дополнительно при его производстве в расплавленную смесь вместе с газами вводится перекись водорода. Под воздействием химической реакции образуются мелкие ячейки с прочной и плотной структурой. Полученный материал способен восстанавливать начальную форму после прекращениямеханического воздействия.

 

Рисунок 4. Сшитый ППЭ.

 

3. Сшитый пенополиэтилен, вспененный радиационным или физическим методом (ФППЭ) приобретает мягкость и эластичность, состоит из мелких ячеек и имеет гладкую поверхность. Способен выдерживать большие механические нагрузки и давление до 0,035 МПа. Изготавливается путем воздействия на расплавленную полиэтиленовую массу пучком электронов, выпускаемых мощным излучателем. Образующие при этом поперечные связи укрепляют материал на молекулярном уровне. Благодаря высокой эластичности и способности восстанавливать форму сразу после удаления нагрузок, идеально подходит в качестве подложек для пола, а также при устройстве полов по плавающей технологии.

ФППЭ — наиболее дорогой и качественный из вспененных полиэтиленов.

 

Важно! При выборе изделий из пенополиэтилена необходимоучитывать особенности материала, выбираяего в соответствии с областью применения и условиями эксплуатации.

Свойства и технические характеристики

Несмотря на различные технологии изготовления, общими свойствами вспененных полиэтиленов являются:

• высокая влагостойкость;
• стойкость к воздействию растворителей, кислот и щелочей;
• легкий вес;
• устойчивость к микроорганизмам, плесени и грибкам.

Таблица 1. Сравнение характеристик различных видов пенополиэтилена

Основные свойства	Сшитый пенополиэтилен ФППЭ и ХППЭ	Несшитый пенополиэтилен ППЭ
Плотность кг/м3	33	25
Рабочие температуры ⁰С	От -60 до +105	От -60 до -75
Теплопроводность, Вт/м·К	0,031	От 0,045 до 0,055
Паропроницаемость мг/(м·ч·Па)	0,01-0,0015	0,003
Прочность на сжатие (Мпа)	0,035	легко деформируется

 

Рисунок 5. Визуальные отличия несшитого (вверху) и сшитого (внизу) ППЭ.

 

По многим показателям сшитый полиэтилен превосходит его несшитый аналог:

1. Сшитый ППЭ лучше поглощает звуки, благодаря более плотной пористой структуре, идеально подходит для шумоизоляции помещений.
2. Благодаря хорошей прочности на сжатиеи способности восстанавливаться после деформаций, сшитый полиэтилен широко применяется для утепления полов. Несшитый полиэтилен не подходит для этих целей из-за высокой сминаемости и неспособности восстанавливаться после снятия нагрузок.
3. Высокие теплоизоляционные свойства сшитого полиэтилена делают его более эффективным теплоизолятором. При использовании несшитого ППЭ в качестве утеплителя, потребуется на 30% больше материала. 
4. Хорошая теплостойкость позволяет применять его в местах с высокими эксплуатационными температурами, а также за отопительными приборами.

 

Важно! Основное достоинство несшитого полиэтилена в егодоступной стоимости.

 

Преимущества и недостатки

Одно из главных преимуществпенополиэтилена — экологическая чистота и соответствие гигиеническим требованиям и санитарным нормам.

В вопросе безопасности пенополиэтилену практически нет равных среди прочих полимерных материалов.

Вспененный полиэтилен способен пропускать водяные пары, благодаря чему продукты в такой таре не гниют и не плесневеют.

Новые современные методы изготовления, специальные добавки и катализаторы делают пенополиэтилен практически негорючим и термостойким.

Важным свойством материала является устойчивость к действию агрессивных веществ и атмосферных влияний, что особенно важно при наружных изоляционных работах и утеплении фасадов зданий. Повысить устойчивость к ультрафиолету и защитить от попадания влаги под утеплитель помогает защитное фольгированное или пленочное покрытие.

 

Рисунок 6. Изоляция фасадов вспененным фольгированным ППЭ.

 

Высокие диэлектрические качестваППЭ позволяют применять самозатухающий ППЭ в качестве изоляции кабелей.

 

Рисунок 7. Изоляция высокочастотных кабелей ППЭ.

 

Легкость, эластичность и упругость позволяет легко монтировать изоляцию на любые криволинейные поверхности, инженерные сооружения и трубопроводы.

Это практически самый долговечный искусственный материал, с периодом распада свыше 200 лет. Этот факт является одновременно и его достоинством, и недостатком, так как в связи со сложностью его утилизации копится огромная масса отходов полиэтилена, что является настоящим бедствием для земной экологии.

Недостатком вспененного полиэтилена является низкая устойчивость к сжатию, что не позволяет применять материал для изоляции горизонтальных поверхностей, подверженных механическим воздействиям.

 

Важно! При нагревании свыше 120 градусов материал выделяет вредные и токсичные вещества.

 

Область применения и изделия из ППЭ

Вспененный полиэтилен выпускается в различных модификациях:

Фольгированный пенополиэтилен

Представляет собой материал из химически сшитого ППЭ, металлизированного алюминиевой фольгой при помощи термической сварки. Снаружи поверхность фольги может полироваться для лучшего теплового отражения или покрываться полиэтиленовой пленкой для защиты от механических повреждений.

Фольга паронепроницаема и способна отражать более 90% тепла. Кроме того, фольгированная поверхность защищает от попадания воды через изоляцию.

Изготавливаются различные варианты фольгированного пенополиэтилена:

1. Однослойное фольгирование. Материал оборачивается или наклеивается на утепляемое основание фольгированным слоем наружу.

 

Рисунок 8. Пенополиэтилен с односторонним фольгированием.

 

2. Одностороннее фольгирование с пленочным ламинированием увеличивает прочность покрытия, защищая от механических повреждений.
3. Двустороннее фольгирование отлично подходит для изоляции внутренних перегородок и стен. Эффективен одинаково при любых направлениях потоков тепла или шума.

 

Рисунок 9. ППЭ с двусторонним фольгированием.

 

4. С клеевым слоем, нанесенным на ППЭ с одной стороны. Усовершенствованный материал, с одной стороны покрыт алюминиевой фольгой, а с другой — клеем. Не требует дополнительного приобретения клея.
5. Фольгированный пенополиэтилен с перфорацией, пропускающей воздух и пар. Наиболее подходит для изоляции труб, а также внутренних конструкций жилых зданий.

Фольгированный пенополиэтилен — наиболее эффективный тип изоляции, способный одновременно тормозить передачу тепла и отражать тепловое излучение.

ТОП 3 лучших товаров по мнению покупателей

Полиэтилен вспененный Мосфол НПЭ 5 мм

1300.00р.

Код товара 2926

Полиэтилен вспененный Мосфол НПЭ 5 мм – представляет собой многофункциональный материал из газо…..

Скорлупы для труб

Оболочки для трубразличных диаметров. Для удобства изоляции смонтированных труб выпускаются с разрезами вдоль скорлуп, или без разрезов. Неразрезанные скорлупы обеспечены перфорацией вдоль предполагаемых разрезов.

 

Рисунок 10. Скорлупы из вспененного полиэтилена.

Производятся с наружным диаметром от 6 до 114 миллиметров, толщиной скорлуп от 6 до 25 миллиметров.

Скорлупами изолируются трубопроводы отопления, холодного и горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования.

Компенсационные маты

Изготавливаются путем склеивания листов пенополиэтилена под воздействием высоких температур. Поставляются в виде листов размерами 1000х2000 миллиметров, толщиной от десятидо ста миллиметров.

 

Рисунок 11. Маты из ППЭ.

 

Жгуты

Представляют собой цилиндрические уплотнители, диаметров от 6 до 120 миллиметров. Тонкие жгуты, диаметром до 12 миллиметров предназначены для устройства температурных швов в бетонных полах, жгуты от 12 до 20 миллиметров применяют для уплотнения зазоров между дверными и оконными коробками. Более толстыми жгутами заполняют стыки между панелями домов из сборного железобетона.

 

Рисунок 12. Жгуты из пенополиэтилена.

 

Подложка

Производится из сшитого вспененного полиэтилена и применяется в качестве промежуточной прокладки между бетонными стяжками и покрытием пола из ламината.

Поставляется в рулонах шириной до трех метров, толщиной полотна от двух до пяти миллиметров.

 

Рисунок 13. Подложка для пола из ППЭ.

 

Упаковка

Пенополиэтилен для упаковки производится, как правило, из несшитого ППЭ и поставляется в виде рулонов, готовых изделий или пакетов различных размеров.

Упаковочные изделия из ППЭ амортизируют удары, снижают вибрации, защищают от механических повреждений при транспортировке. Для повышения прочности и усиления теплозащитных свойств упаковочные материалы покрывают фольгой, крафтбумагой, капроном или полиэтиленовой пленкой.

Упаковка из ППЭ широко используется для транспортировки бытовой техники, электроприборов, посуды, мебели, обуви.

 

Рисунок 14. Упаковка из несшитого ППЭ.

 

Особенности выбора

Выбирая пенополиэтилен, учитывайте индивидуальные характеристики различных видов ППЭ и особенности его применения:

• При утеплении конструкций изнутри большое значение имеет минимальная толщина, не отнимающая площади помещений.

 

Рисунок 15. Утепление потолков и стен пенополиэтиленом изнутри.

 

• Для изоляции пола лучше применять сшитый пенополиэтилен в виде компенсационных матов, способный выдерживать нагрузки без потери изоляционных качеств и деформаций.
• При утеплении фольгированным пенополиэтиленом, металлизированный слой должен быть направлен к потоку тепла и света: при изоляции фасадов — наружу, при утеплении внутреннихстен и перекрытий — внутрь.
• Листы и полотна ППЭ должны крепиться встык, без просветов и разрывов. Стыки для надежности нужно проклеить металлизированным скотчем.
• Для предотвращения образования конденсата на поверхности вспененного полиэтилена необходимо создать прослойку, толщиной около двух сантиметров, между изоляцией и отделочными панелями.

 

Важно! Главной особенностью вспененного полиэтилена являются высокие теплоизоляционные свойства. Изоляция ППЭ толщиной 10 миллиметров по теплоизоляционным качествам соответствует 150 миллиметров кладки из кирпича, или 50 миллиметров минеральной ваты.

 

Бренды и цены

Ежегодно в разных странах производится около 200 тысяч тонн пенополиэтилена различных видов.

Большое количество ППЭ поставляется в Россию из Европы, Америки и Китая.

Наиболее известные бренды зарубежных производителей: Alveo,EPECorporationGroup,Air,Odeflex, Tubolit, Pactiv, DOV.

С начала двухтысячных годов большое количество изделий и материалов из вспененного полиэтилена производится в России. Наиболее популярные отечественные марки: Пенофол,Изолон,Полифом,Топофол, Энергофлекс, Термофлекс, Порилекс, Вилатерм.

 

Рисунок 16. Фольгированный ППЭ ПЕНОФОЛ.

 

Такие бренды — показатели качества, надежности и безопасности.

Стоимость пенополиэтилена складывается из различных факторов:

• технологии производства материала: несшитый, или каким способом сшитый;
• наличия или отсутствия дополнительных металлизированных или клеевых покрытий, перфораций или ламинирования;
• сложности готовых изделий, упаковок или форм.

Недорогая цена вспененного полиэтилена в сочетании с высокими техническими и эксплуатационными качествами делают этот материал особо привлекательным для использования в различных целях.

Вспененный полиэтилен для утепления: характеристики, свойства НПЭ

Главная » Внутренние утеплители, звукоизоляторы

Содержание

1. Технические характеристики НПЭ
2. Главные преимущества пенополиэтилена
3. Особенности НПЭ
4. Рекомендации по монтажу

Несмотря на недавнее появление в широкой продаже, пенополиэтилен находит применение во многих областях. Из него изготавливают упаковку, изолирующие прокладки и защитный материал в автопроме. Но все чаще используется вспененный полиэтилен для утепления стен и пола, так как он не требует толстой обрешетки, отличается минимальной толщиной, следовательно, не «съедает» пространство.

По свойствам полноценно конкурирует с другими утеплителями – минеральной ватой, пенопластом, при этом отличается большим удобством и легкостью в применении.

Технические характеристики НПЭ

Вспененный полиэтилен изготовлен на основе обычного полиэтилена с пористой, но плотной, газонаполненной структурой путем вспенивания со смесью пропана. Его относят к классу термопластичных полимеров (термопластов), являющихся превосходными изоляторами для влаги, тепла и шума.

При производстве несшитого вспененного полиэтилена газ вытесняется, и полость заполняется воздушной массой. Этот тип пенополиэтилена несколько уступает по качеству сшитому, но обходится значительно дешевле.

• Вспененный полиэтилен толщину имеет от 0.5 до 20 мм.
• Рабочая температура от -60 до +75. Нельзя применять вблизи горячих трубопроводов.
• Плотность 25кг/м.
• Паропроницаемость 0.003 м*ч*Па.
• Коэффициент теплопроводности 0.045-0.055 вт.
• Высокие теплосберегающие показатели.
• Горючесть вспененной изоляции из полиэтилена классифицируется как Г1-Г2 (трудногорючий).

При температуре выше допустимой (ок. 110° С) пенополиэтилен становится полностью непригоден для использования. Но даже в таких условиях летучие соединения нетоксичны.

Главные преимущества пенополиэтилена

Несшитый вспененный утеплитель пользуется большим спросом благодаря сравнительно низкой цене и хорошим техническим характеристикам. Главными его достоинствами являются:

• Малая теплопроводность, что дает высокий коэффициент теплоизоляции.
• Устойчивость к низкой температуре, благодаря которой НПЭ сохраняет все свои качества даже при -60.
• Взаимодействие со строительными и отделочными материалами (дерево, гипс, бетон, металл).
• Минимальный вес.
• Экологическая безопасность.
• Устойчивость к воздействию внешней среды и агрессивным компонентам (масла, бензин, кислоты, щелочь).
• Прочность, долговечность (до 100 лет службы).
• Неподверженность воздействию гнили, грибков и других вредных микроорганизмов.
• Свойства шумопоглощения, защита от электромагнитного излучения.
• Влагоустойчивость.
• Эластичность, простота монтажа и транспортировки.

К недостаткам можно отнести чувствительность к ультрафиолету. НПЭ начинает разрушаться под его воздействием, поэтому использовать и хранить его стоит вне досягаемости солнечных лучей.

Также его можно защитить светонепроницаемой пленкой или фольгой, что в свою очередь усилит сохранение тепла.

Особенности НПЭ

Как звукопоглотитель и утеплитель вспененный полиэтилен очень выгоден и удобен благодаря своей прочности и легкости укладки. Это надежная защита от вибраций, влаги и звуков.

При монтаже рулонного пенополиэтилена под паркет, ламинат, гипсокартон, линолеум обеспечивается дополнительная термоизоляция пола и отличное шумопоглощение.

Пенополиэтилен используется в строительстве и автопроме, широко применяется для изготовления различных упаковок и защитных прокладок, благодаря своей способности быстро гасить ударную нагрузку.

Незаменим при транспортировке хрупких вещей, бытовой техники и аппаратуры, изготовлению спортивных снаряжений (рюкзаков, защитных шлемов др.)

Изоляция из вспененного полиэтилена с клеевым слоем применима для утепления сложных криволинейных поверхностей.

Выпускается вспененный пенополиэтилен не только рулонным, но и в плитах, жгутах, листах, трубчатых оболочках. Например, для утепления дверей применяются уплотнительные жгуты или изоляция из полиэтилена в рулонах.

Также изготавливается вспененный полиэтилен, фольгированный с одной или с обеих сторон. В его состав, как и в других видах теплоизоляции из вспененного полиэтилена, не вводятся токсичные вещества. При этом фольгированная поверхность эффективно отражает тепло.

Рекомендации по монтажу

Для утепления двери достаточно снять мерки, подготовить необходимый пласт пенополиэтилена и закрепить сверху дерматином или кожей. В доме вспененную теплоизоляцию можно монтировать под гипсокартон, что значительно улучшит теплосохранение и выровняет стены и пол.

Укладывать НПЭ внахлест не рекомендуется, только стык встык, проклеивая получившиеся швы с целью обеспечения полноценной изоляции.

На балконе или лоджии целесообразнее использовать пенополиэтилен с защитной пленкой от солнечных лучей или же фольгированный пенополиэтилен. Балкон, таким образом, будет надежно защищен от влаги и шума, а благодаря малому весу и объему, его площадь не изменится.

Не каждый теплоизолятор имеет столько достоинств, как вспененный полиэтилен для утепления, и способен с ним конкурировать. Возможность адаптации под любую заданную форму без потери первоначальных качеств, экологичность, ценовая доступность и другие не менее привлекательные свойства делают его более чем интересным для потребителя.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Теплопроводность ненаполненных пластиков – C-Therm Technologies Ltd.

// Блог 26 августа 2019 г.

Прибор для измерения теплопроводности C-Therm Trident обеспечивает быстрый и простой способ измерения теплопроводности пластмасс и полимеров.

FLEX Transient Plane Source Датчик для измерения теплопроводности полимерного композита.

Полимеры являются важной частью повседневной жизни, и каждый день проводится все больше исследований для разработки новых, более универсальных, новых полимеров. Испытание теплопроводности этих полимеров имеет первостепенное значение для определения их тепловых характеристик в различных условиях.

Как модифицированный плоский источник переходных процессов (MTPS), так и плоский источник переходных процессов (TPS) способны быстро и точно измерять теплопроводность полимеров в различных условиях окружающей среды. Между тем, переходный линейный источник (TLS) может измерять теплопроводность расплавов полимеров.

Теплопроводность обычных ненаполненных пластиков, таких как тефлон, ПВХ и АБС, указана ниже.

Теплопроводность ненаполненных пластиков (Вт/мК)

¹

Пластиковый тип	Коммерческое наименование	Теплопроводность (Вт/мК)
Акрилонитрил-бутадиен-стирол	АБС	0,14 – 0,21
Ацеталь	Делрин	0,23 – 0,36
Ацетат целлюлозы	СА	0,16 – 0,36
Диаллилфталат	Дапон	0,31
Эпоксидная смола		0,19
Этилцеллюлоза		0,23
Этилвинилацетат		0,08
Фенольный		0,17
Полиамид	Нейлон 6-11-12-66	0,24 – 0,3
Полиарамид	Кевлар, волокна номекс	0,04 – 0,13
Поликарбонат	ПК	0,19 – 0,22
Политетрафторэтилен	ПТФЭ, тефлон	0,25
Полиэтилентерефталат		0,15 – 0,4
Полиэтилен Л	Низкая плотность	0,33
Полиэтилен HD	Высокая плотность	0,45 – 0,52
Полиимид	Каптон	0,10 – 0,35
Полиметилметакрилат	ПММА, акрил, плексиглас, оргстекло	0,17 – 0,19
Полифениленоксид	ППО, Норил	0,22
Полипропилен	ПП	0,1 – 0,22
Полистирол	ПС	0,1 – 0,13
Полисульфон		0,26
Полиуретан	ПУР	0,29
Поливинилхлорид	ПВХ	0,12 – 0,25
Поливинилиденфторид	Кынан	0,1 – 0,25

 

Все значения в таблице определены при комнатной температуре. Как правило, теплопроводность увеличивается на несколько процентов в диапазоне 0-100°C. Только при очень низких температурах (обычно 40K) пластмассы демонстрируют явное снижение. Наполнители, такие как серебро, медь, УНТ и т. д., обычно вызывают резкое увеличение теплопроводности полимерного композита.

 

Чтобы узнать больше о том, какой датчик подходит для вашего полимера, или об услугах, которые может предоставить C-Therm, ознакомьтесь с приведенными ниже ресурсами.

 

– Руководство по выбору метода: идеально подходит для определения датчика, наиболее подходящего для вашего образца. для частого измерения теплопроводности или требует гибкости для различных материалов. Поговорите сегодня с экспертом о том, какая конфигурация будет соответствовать вашим техническим потребностям.

Этот блог является частью нашего приложения «Проводящие полимеры».

¹ Источник: Electronics Cooling – Design, Materials, Compounds, Adhesives, Substrates, Number 2, Technical Data, Volume 7

УПРОЩЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Запросить цену

Происхождение высокой теплопроводности в распутанных пленках полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы: баллистические фононы в увеличенных кристаллах

Происхождение высокой теплопроводности в распутанных пленках полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы: баллистические фононы в увеличенных кристаллах

Скачать PDF

Скачать PDF

• Артикул
• Открытый доступ
• Опубликовано: 04 мая 2022 г.

• Тэён Ким ¹ ,
• Ставрос X. Дракопулос ² ,
• Сара Ронка ² и
• …
• Остин Дж. Миннич ORCID: orcid.org/0000-0002-9671-9540 ¹  

Связь с природой том 13 , Номер статьи: 2452 (2022) Процитировать эту статью

• 1845 доступов

• 1 Цитаты

• 2 Альтметрика

• Сведения о показателях

Предметы

• Органические молекулы в материаловедении
• Полимеры

Abstract

Теплотранспортные свойства ориентированных полимеров представляют фундаментальный и практический интерес. Недавно сообщалось о высокой теплопроводности ( ≳ 50 Wm ^-1 K ^-1 ) в распутанных пленках из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ), что значительно превышает ранее опубликованные значения для ориентированных пленок. Однако были предложены противоречивые объяснения микроскопического происхождения высокой теплопроводности. Здесь мы сообщаем о характеристике функции накопления теплопроводности и длины свободного пробега распутанных пленок СВМПЭ (коэффициент вытяжки   ~ 200) с использованием криогенных измерений теплопроводности в установившемся режиме и спектроскопии переходной решетки. Мы наблюдаем заметную зависимость теплопроводности от периода решетки при температурах от 30 до 300 К. Учитывая это наблюдение, измерения криогенной объемной теплопроводности и анализ с использованием анизотропной модели Дебая, мы заключаем, что продольные колебания атомов со средней длиной свободного пробега около 400 нанометры являются первичными теплоносителями, и что высокая теплопроводность при коэффициенте вытяжки  ≳ 150 возникает из-за укрупнения вытянутых кристаллов при вытягивании. Длина свободного пробега, по-видимому, по-прежнему ограничена увеличенными размерами кристалла, что позволяет предположить, что верхний предел теплопроводности распутанных пленок СВМПЭ еще не реализован.

Введение

Теплопроводящие полимеры представляют интерес для фундаментальной науки о материалах, а также для таких приложений, как управление температурным режимом ^1,2,3,4,5,6 . Хотя теплопроводность неориентированных полимеров обычно <1 Wm ⁻¹ K ⁻¹ (ссылка ² ), в ранних работах сообщалось об увеличении одноосной теплопроводности ориентированных образцов, включая полиэтилен (PE) ^{, на порядки величины. 7,8} , полиацетилен ⁹ и полипропилен ^10,11 . В частности, заявленная теплопроводность ориентированного полиэтилена колеблется от ∼14 Wm ⁻¹  K ⁻¹ (ссылка ¹² ) для коэффициента вытяжки DR = 25 до ∼40 Wm ⁻¹  03K для ПЭ, обработанного раствором, с DR 350 (ссылка  ¹³ ). Улучшение было связано с различными механизмами, включая усиление выравнивания цепи вдоль направления вытягивания ^7,14 , фокусировку фононов в упругоанизотропной кристаллической фазе ^15,16 и повышенной кристалличности ^12,17 . Недавно сообщалось о значениях теплопроводности около 20−30 Wm ⁻¹  K ⁻¹ и ≳60 Wm ⁻¹  K ⁻¹ для полиэтиленовых микроволокон ^{14,194, 19013 и нановолокон. , соответственно. В макроскопических образцах введение распутанных пленок из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE) 21,22 с более высокой кристалличностью и менее спутанными аморфными областями по сравнению с предыдущими образцами привело к сообщениям о высокой теплопроводности, превышающей 60 Wm -1  K -1 (ссылки 23,24 ). Несколько недавних исследований также сообщили о высокой теплопроводности до 20-30 Wm -1  K -1 в разнообразном наборе полимеров помимо PE, включая полибензобисоксазол 18 , полиэтиленоксид 25 и аморфный политиофен . .}

Знание структурных изменений, происходящих при вытягивании из зарождающегося полиэтилена, помогает определить происхождение высоких значений теплопроводности, а обширные исследования охарактеризовали атомарную и наноразмерную структуру пленок полиэтилена при различных DR. Зарождающаяся структура состоит из сферолитов ²⁷ , которые, в свою очередь, состоят из неориентированных сложенных пластинок, в которых свернутые цепи соединены мостиками внутри- и межпластинчатыми связующими молекулами ²⁸ . Начальная кристаллическая фракция составляет порядка 60-70%, как измерено с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ²⁹ или измерений теплоемкости ³⁰ , а по SAXS кристаллические домены имеют длинные периоды ∼10-30 нм ^31,32,33 с соответствующим размером кристаллического домена внутри блока около 90% длительного периода ³⁴ . На чертеже Петерлин предположил, что происходит последовательность процессов, при которых слоистая пластинка переходит в микрофибриллы и, в конечном итоге, в кристаллы с вытянутой цепью ³⁵ . Точнее, на начальном рисунке ламели начинают выравниваться, и по мере фрагментации ламелей появляется структура кристаллических микрофибрилл, соединенных аморфными доменами или связующими молекулами. Впоследствии при 10 ≲ DR ≲ 50 микрофибриллы агрегируют с одновременным натяжением связующих молекул и незначительными изменениями кристалличности. Наконец, для DR > 50 удлинение цепи приводит к расширенной кристаллической фазе, образованной из агрегированных микрофибрилл и связующих молекул. Плотность состояний и дисперсия атомных колебаний в кристаллической фазе были охарактеризованы различными методами неупругого рассеяния ^{36,37,38,39,40,41,42} .

Экспериментальные доказательства в поддержку приведенной выше картины были получены с использованием различных методов, таких как просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) ^43,44 , SAXS ⁴⁵ , широкоугольное рентгеновское рассеяние (WAXS) ⁴⁵ и ЯМР. ^46,47 , в том числе ^41,48 . Например, образование микрофибрилл посредством фрагментации ламелей согласуется с отсутствием четкой зависимости размера кристаллитов от DR для DR ≲ 10 (ссылки 9).0013 45,49 ). Последующее развертывание и натяжение связующих молекул вместе с агрегацией микрофибрилл согласуется с первоначальным быстрым увеличением кристалличности, модуля упругости и коэффициента ориентации с DR ниже DR 20 (ссылка   ⁵⁰ ), за которым следует незначительное увеличение только на несколько процентов до DR до 200 (ссылки  ^45,50,51 ). Доказательства существования расширенного кристалла были получены с использованием различных дополнительных методов, таких как SAXS и WAXS ^47,49,52 , ТЭМ ^43,44 и ЯМР ⁴⁶ . Эти различные методы показали, что диаметр вытянутого кристалла составляет ∼10−20 нм, а продольный размер составляет около 100–250 нм или больше ⁴⁷ .

Морфологические изменения при вытяжке, выявленные в результате вышеуказанных структурных исследований, позволили понять происхождение увеличения теплопроводности. Ниже DR ~ 50 наблюдается монотонный рост одноосной теплопроводности с DR ^11,53 . Были предложены различные модели типа эффективной среды для интерпретации этого увеличения с точки зрения изменений кристалличности и ориентации кристаллов ^54,55,56,57 . Хотя эти модели, как правило, успешно объясняют данные измерений теплопроводности, фактические процессы переноса могут отличаться от предполагаемых теорией эффективной среды из-за присутствия фононов, баллистически распространяющихся по нескольким кристаллитам. Доказательства таких процессов были зарегистрированы даже в частично ориентированных образцах ПЭ с низким DR  ~ 7,5 с использованием спектроскопии переходных решеток (ТГ) ⁵⁸ .

Для распутанного СВМПЭ с DR ≳ 150 увеличение теплопроводности трудно интерпретировать с использованием приведенных выше моделей, поскольку наблюдается увеличение теплопроводности в среднем примерно на 20%, несмотря на отсутствие обнаруживаемых изменений кристалличности или ориентации цепи ^{11,12,13,23,24} . Для объяснения этих наблюдений были предложены противоречивые объяснения. Например, Сюй и др. использовали модель изотропной спирали-клубка, чтобы сделать вывод, что теплопроводность аморфной фазы ( κ _a ) должна достигать 16 Wm ⁻¹  K ⁻¹ , чтобы объяснить высокую теплопроводность ~60 Wm ^-1  K ^-1 для образцов с DR ~ 100 (реф. ²⁴ ). С другой стороны, Ронка и соавт. использовали ту же модель, чтобы заключить, что высокая теплопроводность для DR ≳ 150 возникает из-за увеличения протяженных размеров кристалла ²³ . Это несоответствие трудно устранить с помощью объемных измерений теплопроводности, поскольку свойства кристаллической и аморфной фаз невозможно измерить независимо друг от друга. В результате физическое происхождение высокой теплопроводности распутанного СВМПЭ остается неясным.

Здесь мы сообщаем об измерениях теплопроводности и функции накопления длины свободного пробега распутанных пленок СВМПЭ (DR ~ 200) с использованием криогенных измерений теплопроводности и спектроскопии переходной решетки. Теплопроводность имеет заметную зависимость от решетки, что свидетельствует о наличии баллистических теплонесущих колебаний атомов на шкале длины периода решетки. Мы интерпретируем измерения ТГ и криогенной теплопроводности, используя анизотропную модель Дебая, которая описывает перенос тепла продольными акустическими атомными колебаниями. Анализ показывает, что тепло почти полностью переносится этой ветвью, при этом значения средней длины свободного пробега, не зависящие от температуры, составляют от 400 нм до нескольких ТГц. Сравнивая эти результаты с результатами нашего предыдущего исследования распутанных пленок СВМПЭ с более низким значением DR ⁵⁸ , мы находим, что высокая теплопроводность для DR ≳ 150 может быть связана с наличием увеличенных протяженных кристаллов. Поскольку фононные MFP, по-видимому, ограничены размерами протяженных кристаллов, наше исследование предполагает, что распутанные пленки СВМПЭ с более высокой теплопроводностью могут быть реализованы в образцах с более крупными протяженными кристаллами.

Результаты

Спектроскопия переходной решетки на пленках СВМПЭ

Мы измерили теплопроводность в плоскости распутанных пленок СВМПЭ с использованием ТГ, как схематично показано на рис. 1A. Образцы представляют собой распутанные пленки СВМПЭ с коэффициентом вытяжки (DR) 19.6 (см. «Методы»). На рисунке 1B показано оптическое изображение пленки, которая имеет сантиметровый размер в поперечном направлении и толщину около 30 мкм, измеренную с помощью штангенциркуля. Изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), представлено на рис. 1C. На обоих изображениях видны высокоориентированные волокна протяженностью более десятков микрон. Поскольку чистый ПЭ прозрачен для видимого света, в качестве оптического поглотителя были добавлены наночастицы золота (диаметр: ~2-12 нм ⁵⁹ ; концентрация: 1 мас.%). Концентрация золота была выбрана таким образом, чтобы минимизировать влияние наполнителя на теплопроводность и при этом обеспечить формирование тепловой решетки на образце 9. 0013 58 . Экспериментальная характеристика подобных образцов с помощью микроскопии в поляризованном свете среди прочих методов указывает на то, что наночастицы ориентированы линейными цепочками в аморфных областях ⁵⁹ . Грубая оценка глубины поглощения по спектрам UV-VIS дает значение 30–40 мкм ⁵⁹ , что указывает на то, что глубина оптического поглощения порядка толщины образца. Учитывая, что периоды решетки, использованные в настоящей работе, примерно на порядок меньше, чем масштабы длин в поперечной плоскости, при интерпретации сигнала ТГ предполагался одномерный теплообмен.

Рис. 1: Термическая характеристика в плоскости распутанных пленок СВМПЭ с использованием ТГ.

A Схематическое изображение формирования переходной решетки и профиля температуры. Импульсы лазера накачки импульсно создают на образце пространственную решетку, от которой дифрагируют зондирующие лучи. B Оптическое изображение распутанной пленки СВМПЭ (DR = 196). C СЭМ-изображение распутанной пленки СВМПЭ. Видны протяженные волокна более десятков мкм. D Репрезентативный сигнал ТГ в зависимости от времени для периода решетки L  = 9,8 мкм при 300 K. Сигнал представляет собой среднее значение 3 × 10 ⁴ повторений в одном месте образца. Измерение проводилось в нескольких местах (дополнительные данные см. в разделе 1 дополнительных материалов). Температуропроводность получается как постоянная времени экспоненциального затухания. E Теплопроводность в зависимости от угла между направлением вытягивания и температурным градиентом, определенным решеткой L  = 9,8 мкм. 0° (90°) указывает направление теплового потока параллельно (перпендикулярно) направлению вытяжки. Максимальная теплопроводность составляет около 40 Вт м ^-1  K ^-1 вдоль цепи, а перпендикулярное значение сравнимо с таковым для неориентированного ПЭ.

Полноразмерное изображение

Репрезентативный ТГ-сигнал, измеренный с периодом решетки L  = 9,8 мкм, показан на рис. 1D. Как описано во вспомогательной информации исх. ⁵⁸ сигнал состоит из первоначально быстрого затухания (постоянная времени ≲ 1 нс), за которым следует более медленное затухание (постоянная времени ≳ 10 нс). Начальное быстрое затухание связано с термической релаксацией наночастиц Au, тогда как последующее более медленное затухание соответствует теплопроводности в пленке. Следуя процедуре, описанной в исх. ⁵⁸ , мы аппроксимируем сигнал мультиэкспоненциальной функцией; постоянная времени более медленного затухания дает коэффициент температуропроводности образца. Поскольку начальный сигнал от наночастиц имеет короткую постоянную времени по сравнению с их тепловым сигналом, влияние сигнала наночастиц на установленную температуропроводность незначительно. Отношение сигнал/шум (SNR) в настоящих измерениях обычно <20, что составляет около 30% от значения, указанного в ссылке. ⁵⁸ для образцов DR = 7,5. Это уменьшение связано с тем, что сильно ориентированные образцы интенсивно рассеивают видимый свет из-за повышенной неоднородности в масштабах длины, сравнимых с длиной волны света, о чем свидетельствуют изображения АСМ, перпендикулярные направлению выравнивания волокна (см. Раздел дополнительных материалов 6 и дополнительный рисунок S5). Тем не менее, TG может измерять тепловой сигнал с адекватным SNR, потому что измеряется только дифрагированный сигнал из-за пространственного профиля показателя преломления на волновом векторе решетки, а рассеянный свет, перехватываемый детектором, который не возникает в результате дифракции, может быть вычтен из конечного сигнала с помощью процедуры гетеродинирования ⁶⁰ . Теплопроводность была рассчитана на основе измеренной температуропроводности с использованием теплоемкости линейного полиэтилена в ссылке. ⁶¹ .

Зависимость теплопроводности от температуры

Зависимость теплопроводности в плоскости от угла между направлением выравнивания волокна и температурным градиентом показана на рис. 1E. Теплопроводность составляет ~40 Wm ⁻¹  K ⁻¹ при 0° ( κ _∥ , параллельно решетке) и снижается до 0,4 Wm ⁻¹  K ⁻¹ под углом 90° ( κ _⊥ , перпендикулярно решетке). Значение вдоль направления вытяжки находится в разумном согласии со значением, полученным на образце без наночастиц Au с использованием метода лазерной вспышки в ссылке. ²³ , что указывает на то, что 1  вес.% AuNP не оказывает заметного влияния на свойства теплопереноса настоящего образца. Значение κ _⊥  ~ 0,4 Wm ⁻¹  K ⁻¹ близко к неориентированному ПЭ, что объясняется теплопроводностью за счет межцепных ван-дер-ваальсовых взаимодействий ⁶² . Зависимая от угла теплопроводность была аппроксимирована геометрической моделью ⁶³ с теплопроводностью вдоль двух основных направлений в качестве входных данных. Наблюдается хорошее качественное соответствие модели и данных.

Свойства теплопереноса можно дополнительно изучить путем измерения температурной зависимости температуропроводности и проводимости. Объемная температуропроводность вдоль направления цепи в зависимости от температуры, полученная из ТГ с L  = 9,8 мкм между 30 и 300 K показано на рис.  2A. Коэффициент диффузии имеет тенденцию к линейному увеличению с понижением температуры, качественно аналогичную тенденции, наблюдаемой в микрокристаллических волокнах ¹⁴ . Соответствующие κ _∥ в зависимости от температуры показаны на рис. 2B. В пределах погрешности измерения теплопроводность остается постоянной от комнатной температуры до ∼220 K, ниже которой теплопроводность уменьшается.

Рис. 2: Зависимость температуропроводности и температуропроводности от температуры.

A Температуропроводность вдоль оси цепочки в зависимости от температуры за период решетки L  = 9,8 мкм (нагрев: красные треугольники справа; охлаждение: синие треугольники слева). При понижении температуры наблюдается увеличение коэффициента температуропроводности. B Зависимость теплопроводности вдоль оси цепи от температуры, измеренная ТГ для L  = 9,8 мкм (нагрев: красные треугольники с правой точкой; охлаждение: синие треугольники с левой точкой) и PPMS (желтые кружки). Теплопроводность примерно постоянна от ∼300−220 K, ниже которой теплопроводность уменьшается. Тенденция и соответствующие значения от PPMS и TG с L  = 9,8 мкм находятся в разумном согласии, предполагая, что длина свободного пробега фононов меньше, чем ~ L /2 π ~1,5 мкм. Расчетная теплопроводность в зависимости от температуры, полученная с использованием уравнения (1) (сплошная фиолетовая линия: объем; пунктирная зеленая линия: L  = 9,8 мкм).

Изображение в натуральную величину

Макроскопические размеры данных образцов позволяют дополнительно характеризовать теплопроводность до ∼3 K с использованием системы измерения физических свойств (PPMS) (дополнительную информацию см. в разделе «Методы» и в разделе 4 «Дополнительный материал»). ). Результаты показаны на рис. 2B. Измеренные значения и тренд объемной теплопроводности согласуются с данными, полученными из ТГ. Отметим, что теплопроводность ППМС представляет собой среднее значение в большем пространственном измерении, чем в ТГ (длина образца ∼5  мм в ППМС по сравнению с диаметром пучка 500  мкм в ТГ), что может объяснить несколько более низкие значения, полученные из ППМС при температуре около 3. Значения криогенной теплопроводности в логарифмическом масштабе представлены на рис.0003 Рис. 3: Криогенная объемная теплопроводность в зависимости от температуры ниже 100   K.

Показаны измерения из этой работы (TG: закрашенные цветные треугольники; PPMS: желтые кружки) вместе с предсказаниями анизотропной модели Дебая (фиолетовая сплошная линия). . Репрезентативные литературные данные для полукристаллического ПЭ с различными DR также представлены в виде незакрашенных символов (экструдированная тонкая пленка, DR 4.4, ссылка ⁸ ; тонкая пленка, отлитая из раствора, DR 40, ссылка ⁷³ ; макроскопическая, полученная методом отливки из раствора). волокно, DR 150, в № ⁸⁰ ). При понижении температуры тенденция измеренной теплопроводности демонстрирует переход от ∼ T ² к ∼ T вблизи 10 K. происхождение высокой теплопроводности в данных образцах. Во-первых, наблюдается зависимость температуропроводности от температуры, что исключает постоянное время релаксации для всех поляризаций фононов, как предполагалось в [1]. ²⁰ . Во-вторых, в пределах погрешности измерений измеренная объемная теплопроводность находится в разумном согласии с данными ТГ для L  = 9,8 мкм, что указывает на то, что длины свободного пробега фононов короче, чем ∼9,8/2 π ∼1,5 мкм (арт. ⁶⁴ ). В-третьих, измеренный тренд зависимости теплопроводности от температуры согласуется со структурным рассеянием, являющимся доминирующим механизмом рассеяния. При температуре выше 10 K тенденция качественно аналогична тем, о которых сообщалось ранее для полиэтиленовых пленок с различными DR, как показано на рис. 3, хотя теплопроводность настоящего образца постоянно выше. Ниже 10 K наблюдается более слабый температурный тренд по сравнению с другими образцами. Возможной причиной этого изменения тренда является возрастание роли других фононных ветвей в теплопроводности при криогенных температурах. Поскольку теплоемкость LA-ветви уменьшается с понижением температуры, другие ветви с меньшими групповыми скоростями могут начать давать вклад в теплопроводность из-за их большей теплоемкости, даже если их длины свободного пробега настолько малы, что при более высоких температурах вклад в них пренебрежимо мал. . В то же время механизмы рассеяния этих ветвей могут отличаться от тех, которые мы вывели для L-ветви, что дает качественно иную температурную зависимость. Эта гипотеза станет предметом будущих исследований.

Зависимость теплопроводности от периода решетки

Несмотря на эти ограничения, связанные с температурно-зависимыми свойствами объемного теплопереноса, микроскопические свойства теплонесущих атомных колебаний остаются недостаточно определенными. Чтобы получить более глубокое представление, мы использовали способность TG систематически изменять индуцированный тепловой градиент в микрометровых масштабах, настраивая период решетки. Если переносящие тепло фононы баллистически распространяются по периоду решетки, то тепловое затухание происходит медленнее, чем предсказывает объемная теплопроводность ^60,64 . Ранее мы использовали этот подход для идентификации баллистических фононов над нанокристаллическими доменами в распутанных образцах СВМПЭ с более низким DR ⁵⁸ .

Мы применяем этот подход к данным образцам, измеряя теплопроводность вдоль оси цепочки в зависимости от периода решетки при температурах 300, 220, 100 и 35 K. показано на вставке к рис. 4А. Распад явно медленнее, чем ожидалось, исходя из значения объемной теплопроводности, что указывает на присутствие баллистических фононов на шкале длины периода решетки. Измерения скорости затухания по сравнению с q ² для всех периодов решетки при 300 K приведены на рис. 4Б. Измеренная скорость затухания близка к предсказанной объемной теплопроводностью при q ²  ≤ 0,3 мкм ⁻² , выше которой скорость затухания медленнее до 5 раз при наименьшем периоде решетки.

Рис. 4: Квазибаллистический перенос тепла в распутанных пленках СВМПЭ.

A Измеренный сигнал ТГ в зависимости от времени (символы) для периода решетки L  = 1,5 мкм, что соответствует q ²  ∼ 17,5 мкм ⁻² , наряду с наилучшей подгонкой (сплошная красная линия) и предсказанным спадом, оцененным с использованием теплопроводности, полученной для L   9,9 линия). Сигнал представляет собой среднее значение 5 × 10 ⁴ выстрелов, измеренных в одном месте. Сигнал явно затухает медленнее, чем предполагалось на основе теплопроводности, измеренной при большем периоде решетки, что указывает на отклонение от диффузионного переноса тепла. B Скорость затухания сигнала ТГ по сравнению с q ² . Измеренные скорости затухания для q ²  ≳ 0,3 мкм ⁻² отклоняются от значений, предсказанных на основе теплопроводности, измеренной при L  = 9,8 мкм. C Экспериментальная теплопроводность в зависимости от периода решетки при выбранных температурах из экспериментов (пурпурные символы: 300 K; синие символы: 100 K) вместе с расчетом (оранжевая сплошная линия: 300 K; зеленая пунктирная линия: 100 K). Теплопроводность сильно зависит от периода решетки и практически не зависит от температуры. Столбики ошибок показывают 95% доверительные интервалы, полученные с использованием процедуры, приведенной в ссылке. ⁵⁸ .

Изображение в полный размер

Соответствующая теплопроводность в зависимости от периода решетки при 300 и 100 K показана на рис. 4C. Теплопроводность демонстрирует заметную зависимость от периода решетки до ∼10 мкм, значение, сравнимое с наблюдаемым в других ковалентных кристаллах с более высокой теплопроводностью, таких как кремний ^60,65 . По сравнению с образцами ПЭ с более низким DR ~ 7,5 (каталожный номер  ⁵⁸ ) наблюдаемая тенденция значительно более выражена, что указывает на наличие теплонесущих фононов с более длинными МФП в данных образцах. В наблюдаемой зависимости решетки отсутствует четкая температурная зависимость для рассматриваемых здесь температур (дополнительные данные см. в разделе 2 дополнительных материалов). Этот вывод указывает на преобладание структурного рассеяния, что согласуется с тенденцией зависимости объемной теплопроводности от температуры на рис. 2B.

Низкоэнергетическая анизотропная модель Дебая

Теперь мы построим модель для интерпретации измерений на рис. 2B, 3 и 4. Во-первых, обширная структурная характеристика сильно вытянутых образцов указывает на то, что кристалличность образцов с коэффициентом вытяжки около 200 составляет почти 90% ^47,59 , и что увеличенные кристаллы размером ~400−500 нм разделены фрагментированными межкристаллическими мостиками ^44,46,47 . Поэтому теплонесущие атомные колебания мы трактуем как обычные фононы в кристалле, а неупорядоченные области служат возмущениями, вызывающими рассеяние. Отметим, что, учитывая сложную структуру полимеров, неучтенные в модели нераспространяющиеся атомные колебания могут вносить вклад в теплоперенос, особенно при криогенных температурах ⁶⁶ . Далее на рис. 4 показано, что фононы с MFP порядка сотен нанометров переносят большую часть тепла. Фононы с такими длинными МФП, вероятно, принадлежат LA-ветви из-за ее высокой групповой скорости v _c  ~ 16−17 км с ⁻¹ (ссылки ^{38,39,40,42,67} ). Чтобы другие ветви могли внести свой вклад, их время жизни должно быть на порядки больше, чем у ветви LA, чтобы компенсировать их низкую групповую скорость; такие длительные сроки жизни не согласуются с результатами исследований ab-initio ⁶⁸ . Таким образом, заметная зависимость периода решетки на рис. 4 означает, что почти все тепло переносится ветвью LA. Наконец, теплопроводность, зависящая от периода решетки, на рис. 4C демонстрирует лишь слабую температурную зависимость, что указывает на то, что любой температурной зависимостью MFP можно пренебречь в первом порядке.

Поэтому мы используем анизотропную модель Дебая ^69,70 для расчета тепла, проводимого этой ветвью, и используем данные для ограничения частотной зависимости времени релаксации LA-ветви. Заметную упругую анизотропию PE можно объяснить в хорошем приближении, если предположить, что все групповые скорости направлены вдоль оси цепи 9{-1}\) is grating wave vector used for measurement i , x _i  =  q _i Λ( ω ), S ( x _I ) – это анизотропная функция подавления фонона для произвольной дисперсии сфонона и C ₁ ( ω ) и C 2 ) и C _{2 ) и C 2 ) и C 2 ) и C 2 ) и C 2 ). уравнение (11b) исх. ⁷⁰ .}

Числовые значения для модели получаются следующим образом. Скорость продольной поляризации по оси c составляет v _c  ~ 17 км с ⁻¹  (ссылки ^38,39,40 ). Скорость вдоль перпендикулярной оси кристалла была определена как v _ab  ~ 1,35 км с ⁻¹ (ссылка ³⁸ ) из неупругого рассеяния нейтронов и ∼4,5 км с

−4io из расчета ^{−1 68} , что может отражать присутствие монокристаллов в распутанном СВМПЭ ²¹ . Мы грубо оцениваем v _ab  ~ 3 км с ⁻¹ . Мы считаем ω _c характерной частотой, при которой продольная скорость c уменьшается ниже скорости Дебая и в конечном итоге стремится к нулю. Грубо говоря, мы оцениваем ω _c  ~ 10 ТГц; приведенный ниже анализ не чувствителен к этому выбору. Затем этот выбор определяет ω _аб  = 1,8 ТГц. Соответствующая максимальная величина волнового вектора составляет ∼6 Å ⁻¹ .

Затем мы пытаемся определить функцию Λ( ω ), которая лучше всего объясняет зависимость теплопроводности от температуры и решетки. Чтобы ограничить функцию MFP, отметим, что при ~1 ТГц величину MFP можно оценить, используя приближение доминирующих фононов ⁷² и измерения криогенной теплопроводности на рис. 3. Мы используем криогенную теплопроводность на уровне около 12 K, минимальная температура, которая все еще находится на T ² тренд теплопроводности. Мы находим λ ~ κ / C _L V _L ~ 340 нм AT ∼1, где κ 9044 ~ 340 нм ~ ~ 9044 ~ 340 нм ~ ~ 340 нм ~ 340 нм. C _l  ~ 4,2 × 10 ⁻⁴  Дж см ⁻³  K ⁻¹ — расчетная теплоемкость продольной ветви при 12 K. дают наилучшее согласие с экспериментами на рис. 2B, 3 и 4 получены путем настройки профиля MFP с учетом вышеуказанных ограничений. Мы строим профили MFP, используя правило Маттиссена, комбинируя низкочастотную постоянную длину свободного пробега (Λ 9{н}\). Низкочастотное значение Λ ₀  = 340 нм было использовано на основе оценки криогенной тепловой характеристики. Значение коэффициента β было получено путем оптимизации подгонки расчетной теплопроводности к измеренным данным ТГ и ППМС. После подробного сравнения мы обнаружили, что наилучшее соответствие достигается при использовании постоянной Λ ₀  = 340 нм до ∼5,5 ТГц, за пределами которой MFP уменьшается как ∼ ω ⁻⁴ , хотя аналогичные степенные законы также дают аналогичные качественное согласие (см. Дополнительный материал Раздел 3 для результатов с использованием других профилей кандидатов).

Полученный в результате расчет объемной теплопроводности с использованием этого профиля представлен на рис. 2B и 3. На рис. 2B объемная теплопроводность демонстрирует качественное соответствие измерениям, что дает наблюдаемую величину и тенденцию. Расчетная теплопроводность в ТГ с L  = 9,8 мкм близка к объемному значению, что согласуется с хорошим согласием между измерениями ТГ и ППМС. Зависимость теплопроводности от периода решетки также качественно воспроизводится расчетами на рис. 4C и рис. S2 в разделе 2 дополнительных материалов, хотя количественные расхождения существуют. В частности, зависимость теплопроводности от периода решетки от температуры, предсказываемая моделью, трудно различима с учетом экспериментальной неопределенности и будет предметом будущих исследований.

Расчетная криогенная теплопроводность показана на рис. 3. Хотя аналогичный качественный тренд наблюдается выше ∼10 K, ниже этой температуры согласие хуже. Это несоответствие может быть связано с теплопроводностью других типов атомных колебаний, которые могут вносить основной вклад в теплопроводность при температурах ниже ∼10 K. . Сначала рассмотрим значение MFP 340 нм для частот в терагерцовом диапазоне. Для частот около 1 ТГц априорные значения, полученные из литературных данных с использованием приближения доминирующих фононов при криогенных температурах, составляют ∼80 нм с использованием κ ~ 0,34 Вт ⁻¹ K ⁻¹ для DR 40 (ссылка ⁷³ ), как оценивается с использованием LA Special Heat ∼2,8 × 100013 – 4 J CM ^–3 K ^{– 4} J CM ^–3 K ^{– 4} J CM ^-3 k ¹ при 10 K с использованием модели, описанной выше. Это значение сравнимо с расчетным значением ∼60 нм для DR 6 при 10 K (ссылка ¹⁶ ). На более высоких частотах ∼6 ТГц метод IXS использовался для получения MFP ∼50 нм для DR 5,5 (ссылка ⁴² ), что находится в разумном согласии со значениями, полученными из исследований переноса. MFP, полученные из измерений TG на образце DR 7,5 в нашем предыдущем исследовании, варьировались от 10 до 200  нм (ссылка  ⁵⁸ ). Все эти значения сравнимы с нынешним значением, но заметно ниже его, что ожидается, поскольку данные образцы демонстрируют более высокую теплопроводность. Уменьшение MFP на частотах, превышающих ~5,5 ТГц, также согласуется с увеличением уширения, о котором сообщается в IXS ⁴² , хотя в их данных это увеличение происходило на более высоких частотах.

Наши результаты помогают объяснить происхождение высокой теплопроводности в распутанных пленках СВМПЭ. Недавние исследования дали противоречивые объяснения высокой теплопроводности: Xu et al. ²⁴ , объясняя это высокой теплопроводностью аморфной фазы ⁵⁸ , но Ronca et al. ²³ , объясняя это увеличенными размерами расширенного кристалла. Наши данные и анализ согласуются с последним объяснением. По сравнению с MFP образца DR 7.5 в нашем предыдущем исследовании ⁵⁸ нынешние MFP явно больше, как можно было бы ожидать, если бы увеличились размеры расширенного кристалла. Размеры кристаллов могут увеличиваться без увеличения кристалличности за счет слияния более мелких кристаллов. МФП в обоих образцах имеют четкий максимум на низких ТГц частотах и ​​не зависят от температуры, что позволяет предположить, что рассеяние фононов происходит преимущественно за счет отражений на границах кристаллических доменов. Кроме того, существуют доказательства присутствия протяженных кристаллов длиной порядка сотен нанометров по данным ЯМР и ПЭМ 9.0013 44,46,47 . Эти значения совместимы с предполагаемым значением Λ ₀ . Заметим, что Λ ₀ следует интерпретировать как средний размер кристаллитов для рассеяния фононов, который может не совпадать точно с их реальным физическим размером, зависящим от коэффициента прохождения фононов через границу.

Мы делаем вывод, что теплопроводность в распутанном СВМПЭ обусловлена ​​баллистическими продольными колебаниями атомов в протяженной кристаллической фазе, рассеянными в основном за счет отражений на границах между кристаллами. Таким образом, наши результаты подтверждают гипотезу исх. ²³ , в котором высокая теплопроводность по сравнению с прогнозом, включающим только факторы кристалличности и анизотропии для DR ≳ 180 (рис. 7 в ссылке ²³ ), была приписана увеличению расширенных размеров кристалла. Мы отмечаем, что в то время как другие механизмы, такие как беспорядок молекулярной конформации, были предложены для влияния на теплопроводность кристаллических полимеров ⁷⁴ , эти механизмы, по-видимому, не демонстрируют зависимости от коэффициента вытяжки, необходимой для объяснения результатов этого исследования и ссылки. ⁵⁸ . Мы пришли к выводу, что увеличение размеров кристаллов является объяснением, которое лучше всего объясняет представленные экспериментальные данные.

Наконец, мы обсудим последствия наших выводов для создания полиэтиленовых пленок с более высокой теплопроводностью. Поскольку MFP, по-видимому, ограничены размером вытянутых кристаллов, наше исследование показывает, что теплопроводность полиэтиленовых пленок еще не достигла своего верхнего предела. Практической задачей является синтез распутанных пленок СВМПЭ с увеличенными размерами расширенных кристаллов. Можно ожидать, что такие пленки будут иметь более высокую теплопроводность, пропорциональную увеличению кристаллического размера.

Методы

Подготовка образцов

Распутанные тонкие пленки СВМПЭ были синтезированы с использованием той же процедуры, которая описана в ссылке. ^21,59 , но с более высоким коэффициентом вытяжки (DR = 196), достигаемым прокаткой (×7) и растяжением (×28). Средняя молекулярная масса ( M _W ) была охарактеризована как M _W = 5,6 × 10 ⁶ GMOL ^{– 1} (Ref. ⁵⁹ ), ASSURED с использованием rHEROLICES.

Процедура синтеза была следующей. Во-первых, наночастицы золота, функционализированные додекантиолом (указанное распределение по диаметру: 2–5 нм), были приобретены у Sigma-Aldrich, растворены в толуоле (2% мас./об.) и использованы в том виде, в каком они были получены. Затем порошкообразный распутанный СВМПЭ суспендировали в ацетоне и перемешивали магнитной мешалкой в ​​течение 1 часа. Затем раствор, состоящий из наночастиц додекантиола-золота, растворенных в толуоле, добавляли к суспензии дис-СВМПЭ/ацетона при магнитном перемешивании в течение ночи, а затем дополнительно сушили при 50 °C в течение 1  часа для полного испарения обоих растворителей, не нарушая при этом распутанной природы. из полимера ⁷⁵ . Концентрация НЧ Au была постоянной и составляла 1,0% масс. Высушенный нанокомпозитный порошок подвергали прессованию при 125 °C (в твердом состоянии) для получения пластин, а затем вытягивали 7 раз от их первоначальной длины с помощью двухвалкового каландрирования (скорость: 0,1 об/мин; температура: 125 °C) ^59,76 . Наконец, образцы были дополнительно вытянуты в 28 раз для достижения DR = 196 при растяжении при растяжении (скорость: 50 мм в минуту в тензометре Хаунсфилда; температура: 125 °C) ⁵⁹ .

Спектроскопия на переходной решетке

Установка ТГ, используемая в этой работе, идентична описанной в ссылке. ⁵⁸ . Вкратце, пара импульсов накачки (длина волны 515 нм, диаметр луча 530 мкм, длительность импульса ~ 1 нс, энергия в импульсе 13 мкДж, частота повторения 200 Гц) фокусируется на образце для импульсного создания пространственно-синусоидального повышения температуры с периодом л. и волновой вектор q  = 2 π L ⁻¹ . Решетка релаксирует за счет теплопроводности, и ее затухание контролируется с помощью гетеродинных измерений дифрагированного сигнального луча непрерывного излучения и эталонного зондирующего луча (длина волны 532 нм, диаметр луча 470 мкм, мощность непрерывного излучения 900  мкВт, обрезанный при рабочем цикле 3,2%, чтобы уменьшить устойчивый нагрев образца).

Система измерения физических свойств

Мы провели измерения объемной теплопроводности при криогенных температурах с использованием коммерческой системы измерения физических свойств Dynacool 7 T (PPMS, Quantum Design). Образцы 196 DR (толщина: 30  мкм, измеренная с помощью штангенциркуля и вид поперечного сечения, полученный с помощью сканирующей электронной микроскопии; поперечная ширина: 1,62 мм; длина теплопроводности без электрического контакта: 5,6 мм) устанавливали в четырехточечный электрический контакт. геометрия. Между образцом и четырьмя медными проводами наносили серебряную проводящую эпоксидную смолу и отверждали в течение 7 часов при температуре ~400 К на горячей плите. Следующие реф. ^77,78 , поверх эпоксидной смолы дополнительно нанесли криогенный лак (GE7031, Lakeshore) для обеспечения как физического, так и теплового контакта проводов с образцом; лак отверждался при комнатной температуре в течение 24 часов, а затем переносился на термотранспортную платформу. Были предприняты попытки измерения теплоемкости, но они не увенчались успехом из-за экспериментальных трудностей при установке образца. Следовательно, теплоемкости от исх. ⁶¹ . Хотя наши образцы содержали наночастицы Au, здесь мы отмечаем, что теплоемкость золота в расчете на массу в 4–10 раз меньше, чем у ПЭ (при 300 K, 0,13 в ссылке 9).0013 79 по сравнению с 1,75 Дж г ⁻¹  K ⁻¹  в исх. ⁶¹ ). Таким образом, вклад 1  вес. % Au в общую теплоемкость нашего образца будет пренебрежимо мал.

Сводка отчета

Дополнительную информацию о дизайне исследования можно найти в Сводке отчета об исследовании природы, связанной с этой статьей.

Доступность данных

Авторы заявляют, что данные, подтверждающие результаты этого исследования, доступны в документе и файлах дополнительных материалов.

Ссылки

1. Chen, H. et al. Теплопроводность полимерных композитов: основы и приложения. Прог. Полим. науч. 59 , 41–85 (2016).

   КАС Статья Google ученый

2. Марк, Дж. Э. (ред.) Справочник по физическим свойствам полимеров , 2-е изд. (Springer-Verlag, New York, 2007).

3. Chen, X., Su, Y., Reay, D. & Riffat, S. Последние разработки в области полимерных теплообменников – обзор. Продлить. Поддерживать. Energy Rev. 60 , 1367–1386 (2016).

   КАС Статья Google ученый

4. Прашер, Р. Материалы для термоинтерфейса: историческая перспектива, статус и будущие направления. Проц. IEEE 94 , 1571–1586 (2006).

   КАС Статья Google ученый

5. Wei, X., Wang, Z., Tian, ​​Z. & Luo, T. Тепловой перенос в полимерах: обзор. Дж. Теплообмен. 143 , 072101 (2021) .

6. Хуанг С., Цянь С. и Ян Р. Теплопроводность полимеров и полимерных нанокомпозитов. Матер. науч. Eng.: R: Rep. 132 , 1–22 (2018).

   Артикул Google ученый

7. Хансен Д. и Бернье Г. А. Теплопроводность полиэтилена: влияние размера кристаллов, плотности и ориентации на теплопроводность. Полим. англ. науч. 12 , 204–208 (1972).

   КАС Статья Google ученый

8. Берджесс С. и Грейг Д. Низкотемпературная теплопроводность полиэтилена. J. Phys. C: Физика твердого тела. 8 , 1637–1648 (1975).

   ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

9. Пиро Л., Кинани-Алауи М., Исси Дж. П., Бегин Д. и Бийо Д. Теплопроводность ориентированной полиацетиленовой пленки. Твердотельный коммун. 70 , 427–429 (1989).

   ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

10. Чой, С. Л. и Грейг, Д. Низкотемпературная теплопроводность изотропных и ориентированных полимеров. J. Phys. C: Физика твердого тела. 10 , 169–179 (1977).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

11. Чой, К.Л., Чен, Ф.К. и Лук, В.Х. Теплопроводность ориентированных кристаллических полимеров. Ж. Полим. наук: Полим. физ. Эд. 18 , 1187–1207 (1980).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

12. Чой, С.Л., Лук, У.Х. и Чен, Ф.С. Теплопроводность высокоориентированного полиэтилена. Полимер 19 , 155–162 (1978).

    КАС Статья Google ученый

13. “>

    Чой, С.Л., Вонг, Ю.В., Ян, Г.В. и Канамото, Т. Модуль упругости и теплопроводность ультратянутого полиэтилена. Ж. Полим. науч. Часть Б: Полим. физ. 37 , 3359–3367 (1999).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

14. Liu, J., Xu, Z., Cheng, Z., Xu, S. & Wang, X. Теплопроводность кристалла полиэтилена со сверхвысокой молекулярной массой: эффект дефекта, раскрытый диффузией фононов с пределом 0 k. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 7 , 27279–27288 (2015 г.).

    КАС пабмед Статья Google ученый

15. Пьетралла М., Вигер Р. М. и Мергенталер Д. Б. Роль фокусировки фононов и структурного рассеяния в ориентированных полукристаллических полимерах. З. Физ. Б Конденс. Материя 77 , 219–228 (1989).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

16. “>

    Мергенталер Д. Б. и Пьетралла М. Теплопроводность высокоориентированного полиэтилена. З. Физ. Б Конденс. Материя 94 , 461–468 (1994).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

17. Гибсон А.Г., Грейг Д., Сахота М., Уорд И.М. и Чой К.Л. Теплопроводность сверхвысокомодульного полиэтилена. Дж. Полим. наук: Полим. лат. Эд. 15 , 183–192 (1977).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

18. Ван, X., Хо, В., Сегалман, Р. А. и Кэхилл, Д. Г. Теплопроводность высокомодульных полимерных волокон. Макромолекулы 46 , 4937–4943 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

19. Шен С., Генри А., Тонг Дж., Женг Р. и Чен Г. Полиэтиленовые нановолокна с очень высокой теплопроводностью. Нац. нанотехнологии. 5 , 251–255 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

20. Шреста Р. и др. Кристаллические полимерные нановолокна со сверхвысокой прочностью и теплопроводностью. Нац. коммун. 9 , 1–9 (2018).

    КАС Статья Google ученый

21. Rastogi, S., Yao, Y., Ronca, S., Bos, J. & van der Eem, J. Беспрецедентные высокомодульные высокопрочные ленты и пленки из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы без использования растворителей . Макромолекулы 44 , 5558–5568 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

22. Растоги, С. и др. Неоднородность расплавов полимеров от плавления кристаллов полимеров. Нац. Матер. 4 , 635–641 (2005).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

23. “>

    Ронка, С., Игараши, Т., Форте, Г. и Растоги, С. Металлоподобная теплопроводность в легком изоляторе: ленты и пленки из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, обработанные в твердом состоянии. Полимер 123 , 203–210 (2017).

    КАС Статья Google ученый

24. Сюй Ю. и др. Наноструктурированные полимерные пленки с металлоподобной теплопроводностью. Нац. коммун. 10 , 1–8 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

25. Лу, К. и др. Теплопроводность электропрядения с выровненным по цепи полиэтиленоксидом (ПЭО). Полимер 115 , 52–59 (2017).

    КАС Статья Google ученый

26. Сингх, В. и др. Высокая теплопроводность цепочечно-ориентированного аморфного политиофена. Нац. нанотехнологии. 9 , 384–390 (2014).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

27. Bunn, C.W. & Alcock, T.C. Текстура полиэтилена. Пер. Фарадей Сок. 41 , 317–325 (1945).

    КАС Статья Google ученый

28. Келлер А. Полимерные кристаллы. Рем. прог. физ. 31 , 623–704 (1968).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

29. Wilson III, CW & Pake, GE. Ядерно-магнитно-резонансное определение степени кристалличности двух полимеров. Ж. Полим. науч. 10 , 503–505 (1953).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

30. Петерлин А. и Мейнел Г. Теплосодержание аморфных областей вытянутого линейного полиэтилена. Дж. Полим. науч. Часть Б: Полим. лат. 3 , 783–787 (1965).

    КАС Статья Google ученый

31. Fischer, E.W. & Schmidt, G.F. Длительные периоды эксплуатации из вытянутого полиэтилена. Анжю. хим. Междунар. Эд. англ. 1 , 488–499 (1962).

    Артикул Google ученый

32. КОБАЯСИ, К. и КУРОКАВА, М. Малоугловая дифракция полиэтилена. Природа 196 , 538–539 ​​(1962).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

33. Йех, Г. С. Ю. и Гейл, П. Х. Дифракция электронов на малых углах в выбранной области. Дж. Матер. науч. 2 , 457–469 (1967).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

34. Гейл П. Х., Андерсон Ф. Р., Вундерлих Б. и Аракава Т. Морфология полиэтилена, кристаллизованного из расплава под давлением. Дж. Полим. науч. Часть А: Генерал Пап. 2 , 3707–3720 (1964).

    КАС Google ученый

35. Петерлин А. Молекулярная модель волочения полиэтилена и полипропилена. Дж. Матер. науч. 6 , 490–508 (1971).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

36. Даннер, Х. Р., Бутин, Х. и Саффорд, Г. Дж. Низкочастотные молекулярные колебания в твердом гексане с помощью неупругого рассеяния нейтронов. J. Chem. физ. 41 , 3649–3650 (1964).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

37. Саффорд, Г. Дж. и Науманн, А. В. Низкочастотные движения в полимерах, измеренные с помощью неупругого рассеяния нейтронов. В Fortschritte der Hochpolymeren-Forschung 1–27 (Springer, Berlin, Heidelberg, 1967).

38. Холлидей Л. и Уайт Дж. В. Жесткость полимеров по отношению к их структуре:. Чистое приложение. хим. 26 , 545–582 (1971).

    КАС Статья Google ученый

39. Фельдкамп, Л. А., Венкатараман, Г. и Кинг, Дж. С. Зависимость дисперсии скелетных колебаний в дейтерированном полиэтилене (МАГАТЭ, Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), 1968).

40. Твислтон Дж., Уайт Дж. и Рейнольдс П. Динамические исследования полностью ориентированного дейтерополиэтилена методом неупругого рассеяния нейтронов. Полимер 23 , 578–588 (1982).

    КАС Статья Google ученый

41. Хейер Д., Бухенау У. и Штамм М. Определение констант упругого сдвига полиэтилена при комнатной температуре методом неупругого рассеяния нейтронов. Дж. Полим. наук: Полим. физ. Эд. 22 , 1515–1527 (1984).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Google ученый

42. Мермет, А., Дэвид, Л., Лоренцен, М. и Криш, М. Неупругое рассеяние рентгеновских лучей ориентированным растяжением полиэтиленом. J. Chem. физ. 119 , 1879–1884 (2003).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

43. Smith, P., Boudet, A. & Chanzy, H. Структура сверхвытянутого высокомолекулярного полиэтилена, выявленная с помощью электронной микроскопии при 100 и 1500 кВ. Дж. Матер. науч. лат. 4 , 13–18 (1985).

    КАС Статья Google ученый

44. Брэди, Дж. М. и Томас, Э. Л. Преобразование монокристаллических матов в сверхвысокомодульный полиэтилен: образование непрерывной кристаллической фазы. Полимер 30 , 1615–1622 (1989).

    Артикул Google ученый

45. Van Aerle, N.A.J.M. & Braam, A.W.M. Структурное исследование волочения кристаллизованного в растворе полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы в твердом состоянии. Дж. Матер. науч. 23 , 4429–4436 (1988).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

46. Ху, В.-Г. и Шмидт-Рор, К. Характеристика ультравытянутых полиэтиленовых волокон с помощью ЯМР: кристалличность, размеры доменов и высокоподвижная вторая аморфная фаза. Полимер 41 , 2979–2987 (2000).

    КАС Статья Google ученый

47. Литвинов В.М. и др. Морфология, динамика цепей и размеры доменов в сильно вытянутых гельпряденных сверхвысокомолекулярного полиэтилена волокнах на заключительных стадиях вытяжки методами SAXS, WAXS и ¹ H ЯМР твердого тела. Макромолекулы 44 , 9254–9266 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

48. Магонов С. Н., Шейко С. С., Деблик Р. А. С. и Моллер М. Атомно-силовая микроскопия гель-вытянутого полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Макромолекулы 26 , 1380–1386 (1993).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

49. Зубов Ю.А., Чвалун С.Н., Селихова В.И., Константинопольская М.Б., Бакеев Н.П. Структура высокоориентированного высокомодульного полиэтилена. Полим. англ. науч. 32 , 1316–1324 (1992).

    КАС Статья Google ученый

50. Анандакумаран, К., Рой, С.К. и Мэнли, Р.С.Дж. Изменения свойств полиэтиленовых волокон, полученных путем гелеобразования/кристаллизации, вызванные вытяжкой. Макромолекулы 21 , 1746–1751 (1988).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

51. Стейн, Р. С. и Норрис, Ф. Х. Рентгеновская дифракция, двойное лучепреломление и инфракрасный дихроизм растянутого полиэтилена. Дж. Полим. науч. 21 , 381–396 (1956).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

52. Тан, Ю. и др. Одноосная деформация перерастянутого полиэтилена: синхротронное малоугловое рентгеновское рассеяние in situ. Полимер 48 , 5125–5132 (2007).

    КАС Статья Google ученый

53. Чой, С. Л., Фей, Ю. и Си, Т. Г. Теплопроводность гелевых полиэтиленовых волокон. Дж. Полим. науч. Часть Б: Полим. физ. 31 , 365–370 (1993).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

54. “>

    Хенниг, Дж. Анизотропия и структура одноосно вытянутых аморфных высокополимеров. Ж. Полим. науч. Часть С: Полим. Симп. 16 , 2751–2761 (1967).

    Артикул Google ученый

55. Чой, К. и Янг, К. Теплопроводность полукристаллических полимеров — модель. Полимер 18 , 769–776 (1977).

    КАС Статья Google ученый

56. Такаянаги М., Уэмура С. и Минами С. Применение метода эквивалентной модели к динамическим реооптическим свойствам кристаллического полимера. Ж. Полим. науч. Часть С: Полим. Симп. 5 , 113–122 (1964).

    Артикул Google ученый

57. Лу, Т. и др. Тепловой перенос в полукристаллическом полиэтилене методом молекулярной динамики. J. Appl. физ. 123 , 015107 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

58. “>

    Роббинс, А. Б., Дракопулос, С. X., Мартин-Фабиани, И., Ронка, С. и Миннич, А. Дж. Баллистические тепловые фононы, пересекающие нанокристаллические домены в ориентированном полиэтилене. Проц. Натл акад. науч. США 116 , 17163–17168 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

59. Дракопулос, С. X., Таралло, О., Гуан, Л., Мартин-Фабиани, И., и Ронка, С. Нанокомпозиты Au/распутанный СВМПЭ: комбинированное оптическое и структурное исследование. Молекулы 25 , 3225 (2020).

60. Johnson, J.A. et al. Прямое измерение недиффузионного переноса тепла при комнатной температуре на микронные расстояния в кремниевой мембране. Физ. Преподобный Летт. 110 , 025901 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья КАС Google ученый

61. “>

    Chang, S. Теплоемкость полиэтилена от 2 до 360 К. II. Два образца линейного полиэтилена высокой плотности и термодинамические свойства кристаллического линейного полиэтилена. Дж. Рез. НБС А физ. Химия . 3 , (1974).

62. Чой, К. Теплопроводность полимеров. Полимер 18 , 984–1004 (1977).

    Google ученый

63. Золотоябко Е. Основные понятия кристаллографии , 195 (Wiley, 2011).

64. Минних, А. Дж. Определение длины свободного пробега фононов на основе наблюдений за квазибаллистическим тепловым переносом. Физ. Преподобный Летт. 109 , 205901 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

65. Равичандран, Н.К., Чжан, Х. и Миннич, А.Дж. Зеркальные отражения тепловых фононов со спектральным разрешением от атомно-шероховатых поверхностей. Физ. Ред. X 8 , 041004 (2018 г.).

    КАС Google ученый

66. DeAngelis, F. et al. Тепловой перенос в неупорядоченных материалах. Наноразмерная и микромасштабная термофиз. англ. 23 , 81–116 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

67. Пьетралла М. Высокая теплопроводность полимеров: возможность или мечта? J. Comput.-Aided Mater. Дизайн 3 , 273–280 (1996).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

68. Шулумба, Н., Хеллман, О. и Миннич, А. Дж. Решетчатая теплопроводность молекулярных кристаллов полиэтилена на основе первых принципов, включая ядерные квантовые эффекты. Физ. Преподобный Летт. 119 , 185901 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья Google ученый

69. “>

    Bowman, J. & Krumhansl, J. Низкотемпературная удельная теплоемкость графита. J. Phys. хим. Твердые вещества 6 , 367–379 (1958).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

70. Чен З., Вей З., Чен Ю. и Дамс К. Анизотропная модель Дебая для теплопроводности границы. Физ. B 87 , 125426 (2013).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

71. Миннич А. Дж. Фононная теплопроводность в слоистых анизотропных кристаллах. Физ. B 91 , 085206 (2015).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

72. Целлер, Р. К. и Пол, Р. О. Теплопроводность и удельная теплоемкость некристаллических твердых тел. Физ. Ред. B 4 , 2029–2041 (1971).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

73. “>

    Нистен Б., Гонри П. и Исси Ж.-П. Внутри- и межцепная теплопроводность в полимерах. Синтез. Металлы 69 , 67–68 (1995). Материалы Международной конференции по науке и технике синтетических металлов.

    КАС Статья Google ученый

74. Zhang, T., Wu, X. & Luo, T. Полимерные нановолокна с выдающейся теплопроводностью и термостабильностью: фундаментальная связь между молекулярными характеристиками и макроскопическими термическими свойствами. J. Phys. хим. C 118 , 21148–21159 (2014).

    КАС Статья Google ученый

75. Дракопулос, С. X., Псаррас, Г. К., Форте, Г., Мартин-Фабиани, И. и Ронка, С. Динамика запутывания в сверхвысокомолекулярном полиэтилене, выявленная с помощью диэлектрической спектроскопии. Полимер 150 , 35–43 (2018).

    КАС Статья Google ученый

76. “>

    Дракопулос, С. X., Форте, Г. и Ронка, С. Динамика релаксации в распутанном полиэтилене сверхвысокой молекулярной массы с помощью реологии кручения. Индивидуальный инж. хим. Рез. 59 , 4515–4523 (2020).

    КАС Статья Google ученый

77. Fujishiro, H. et al. Анизотропная температуропроводность и проводимость смешанных кристаллов YBCO(123) и YBCO(211). I. япон. Дж. Заявл. физ. 33 , 4965–4970 (1994).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

78. Берджесс С. и Грейг Д. Низкотемпературная теплопроводность двухфазных аморфных полимеров. J. Phys. Д: заявл. физ. 7 , 2051–2057 (1974).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

79. Geballe, T. H. & Giauque, W. F. Теплоемкость и энтропия золота от 15 до 300 ^∘ К. Дж. Ам. хим. соц. 74 , 2368–2369 (1952).

    КАС Статья Google ученый

80. Фудзиширо Х., Икебе М., Касима Т. и Яманака А. Влияние вытяжки на тепловые свойства высокопрочных полиэтиленовых волокон. япон. Дж. Заявл. физ. 37 , 1994–1995 (1998).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

Скачать ссылки

Благодарности

Авторы благодарят Болина Ляо и Венкай Оуян за помощь в измерениях PPMS. Эта работа была поддержана Управлением военно-морских исследований под номером гранта N00014-18-1-2101.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Отдел инженерных и прикладных наук Калифорнийского технологического института, Пасадена, Калифорния, ^{, США}

   Тэён Ким и Остин Дж. Миннич

2. Департамент материалов, Университет Лафборо, Лафборо, LE11 3TU, UK

   Stavros X. Drakopoulos & Sara Ronca

Авторы

1. Taeyong Kim

   Pubutor Pubutors

   . PubMed Google Scholar

2. Stavros X. Drakopoulos

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

3. Sara Ronca

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Austin J. Minnich

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Взносы

Т.К. и А.Дж.М. задумал проект. S.X.D. и С.Р. изготовил образцы. Т.К. выполнили измерения TG и PPMS и проанализировали данные тепловых измерений. Все авторы обсуждали результаты. Т.К. и А.Дж.М. написал рукопись с участием всех авторов.

Автор, ответственный за переписку

Переписка с Остин Дж. Миннич.

Заявление об этике

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Рецензирование

Информация о рецензировании

Nature Communications благодарит Ziqi Liang и других анонимных рецензентов за их вклад в рецензирование этой работы. Доступны отчеты о рецензировании.

Дополнительная информация

Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

Дополнительная информация

Дополнительная информация в виде PDF

Файл рецензирования

Сводка отчетности

Права и IS -Licessers

. разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете первоначальных авторов и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или выходит за рамки разрешенного использования, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

Скачать PDF

Снижение теплопроводности полиэтиленовой цепи под влиянием разветвления короткой цепи | J. Теплопередача

Пропустить пункт назначения навигации

Научная статья

Данчен Луо,

Цунлян Хуанг,

Цзун Хуан

Информация об авторе и статье

1Ответственный автор.

Предоставлено Отделом теплопередачи ASME для публикации в JOURNAL OF HEAT TRANSFER. Рукопись получена 30 декабря 2016 г.; окончательный вариант рукописи получен 26 июля 2017 г.; опубликовано в сети 25 октября 2017 г. Доц. Монтажер: Алан Макгоги.

Дж. Теплопередача . март 2018 г., 140(3): 031302 (6 страниц)

№ статьи: ХТ-16-1834 https://doi.org/10.1115/1.4038003

Опубликовано в Интернете: 25 октября 2017 г.

История статьи

Получено:

30 декабря 2016 г.

Пересмотрено:

26 июля 2017 г.

• Просмотры
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• Делиться
  • MailTo
  • Твиттер
  • LinkedIn

• Иконка Цитировать Цитировать

• Разрешения

• Поиск по сайту

Цитата

Луо Д. , Хуан К. и Хуанг З. (25 октября 2017 г.). «Снижение теплопроводности полиэтиленовой цепи под влиянием разветвления короткой цепи». КАК Я. Дж. Теплообмен . март 2018 г.; 140(3): 031302. https://doi.org/10.1115/1.4038003

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Диспетчер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Документы
• Конечная примечание
• RefWorks
• Бибтекс
• Процит
• Медларс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

В этой статье мы изучили влияние коротких ответвлений (боковых цепей) на теплопроводность (TC) полиэтиленовой (PE) цепи. С помощью метода обратной неравновесной молекулярной динамики (RNEMD) моделируются и сравниваются TC исходной цепи PE и цепи PE-этил. Это показывает, что разветвление оказывает положительное влияние на снижение TC цепи PE. TC цепи PE-этил уменьшается с увеличением плотности разветвлений, пока плотность не станет больше примерно восьми этилов на 200 сегментов, где TC насыщается и составляет лишь около 40% от исходной цепи PE. Из-за разного веса разные ветки будут вызывать разное снижение ТС, и тяжелая ветвь приведет к более низкой ТС, чем легкая. Ожидается, что это исследование предоставит некоторые фундаментальные рекомендации по получению полимера с низкой ТС.

Раздел выдачи:

Кондукция

Ключевые слова:

Микротеплообмен, Наноразмерный теплообмен

Темы:

Цепь, этиловые соединения, Плотность, Теплопроводность

1.

LI

,

G.

,

Shrotriya

,

V.

,

YAO

,

,

YAO

,

,

YAO

,

,

YAO

,

,

YAO

,

,

YAO

.0003

Y.

,

Huang

,

J.

, and

Yang

,

Y.

,

2007

, “

Manipulating Regioregular Poly (3-Hexylthiophene ): Смеси метилового эфира [6,6]-фенил-C61-масляной кислоты — путь к высокоэффективным полимерным солнечным элементам

»,

J. Mater. хим.

,

17

(

30

), стр.

3126

–

3140

.

2.

NIE

,

Z.

и

Kumacheva

,

E.

,

2008

, «

,

2008

,«

,

2008

, «

.

Нац. Матер.

,

7

(

4

), стр.

277

–

290

3

3.

Liu

,

C.

,

2007

, «

Последние разработки в области полимерных МЭМС 9.0002 0

91 Матер.

,

19

(

22

), стр.

3783

–

379023 .

4.

Райан

,

A. J.

,

2008

, “

Нанотехнология: выравнивание с полимерами

, ”

Nature

,

456

(

7220

), стр.

334

–

336

.

5.

Bruening

,

M.

, и

Dotzauer

,

D.

,

2009

, «

,

2009

,«

9000 2

, «

9000 2

,«

9000 2

, «

9000 2

,«

9196.

Нац. Матер.

,

8

(

6

), стр.

449

–

450

.

6.

Charnley

,

M.

,

Textor

,

M.

, and

Acikgoz

,

C.

,

2011

, «

Разработанные полимерные конструкции с противообрастающими и противомикробными свойствами

»,

Реаг. Функц. Полим.

,

71

(

3

), стр.

329

–

334

3.

7.

HAN

,

Z.

и

FINA

,

A.

,

2011

, «

Thermal Trightrative of Carbon nAmpors nAmpors nAmpors nAmpors and nAmpors nAmpors and unmpors and nasmentiste- Обзор

»,

Prog. Полим. науч.

,

36

(

7

), стр.

914

–

944

.

8.

Singh

,

V.

,

Bougher

,

T. L.

,

Weathers

,

A.

,

Cai

,

Ю.

,

Би

,

К.

,

Петтес

,

M. T.

,

McMenamin

,

S. A.

,

Lv

,

W.

,

Resler

,

D. P.

,

Gattuso

,

T. R.

,

Altman

,

D. H.

,

Sandhage

,

K. H.

,

SHI

,

,

SHI

,

,

SHI

,

,

SHI

,

,

SHI

,

,

. 0003

L.

,

Henry

,

A.

и

Cola

,

B.

,

2014

,

,

2014

,

,

2014

,

,

2014

,

,

2014

. Политиофен

”,

Нат. нанотехнологии.

,

9

(

5

), стр.

384

–

390

3.

9.

Henry

,

A.

и

Chen

,

G.

,

2008

, «

Высокая термическая проводимость одиночных полиэтилентных поченов, используя молекулярные динамики

».

Физ. Преподобный Летт.

,

101

(

23

), с.

235502

.

10.

Цао

,

Б.Ю.

,

Li

,

Y. W.

,

Kong

,

J.

,

Chen

,

H.

,

Xu

,

Y

,

Юнг

,

К. -Л.

и

Cai

,

A.

,

2011

, “

Улучшенная технологическая ткань из нановолокна с высокой теплопроводностью.0003

, ”

Полимер

,

52

(

8

), стр.

1711

–

1715

.

11.

Henry

,

A.

,

Chen

,

G.

,

Plimpton

,

S. J.

, and

Thompson

,

А.

,

2010

, «

Одномерный переход фононной теплопроводности в трехмерный в полиэтилене с использованием моделирования молекулярной динамики

»,

Phys. Рев. B

,

82

(

14

), с.

144308

.

12.

Jiang

,

J. W.

,

Zhao

,

J.

,

Zhou

,

K.

, and

Rabczuk

,

T.

,

2012

, “

Superior Thermal Conductivity and Extremely High Mechanical Strength in Polyethylene Chains From Ab Initio Calculation

,”

J. Appl. физ.

,

111

(

12

), с.

124304

.

13.

Шен

,

С.

,

Henry

,

A.

,

Tong

,

J.

,

Zheng

,

R.

, and

Chen

,

G.

,

2010

, «

Полиэтиленовые нановолокна с очень высокой теплопроводностью

»,

Нац. нанотехнологии.

,

5

(

4

), стр.

251

–

255

.

14.

Liu

,

J.

и

Yang

,

R.

,

2012

, «

Длина.

»,

Физ. B

,

86

(

10

), с.

104307

.

15.

Luo

,

T.

,

Esfarjani

,

K.

,

Shiomi

,

J.

,

Henry

,

A.

, and

Chen

,

G.

,

2011

, “

Molecular Dynamics Simulation of Thermal Energy Transport in Polydimethylsiloxane (PDMS)

,”

J. Appl. физ.

,

109

(

7

), с.

074321

.

16.

Robbins

,

A. B.

, and

Minnich

,

A. J.

,

2015

, “

Crystalline Polymers With Exceptionally Low Thermal Conductivity Studied Using Molecular Dynamics

»,

Заяв. физ. лат.

,

107

(

20

), с.

201908

.

17.

Umur

,

A.

,

Gemert

,

M. J. C. V.

, and

Ross

,

M. G.

,

1986

,

Введение в науку о физических полимерах

,

Wiley

, Хобокен, Нью-Джерси.

18.

Hu

,

Y.

,

Zeng

,

L.

,

Minnich

,

A. J.

,

Dresselhaus

,

M. S.

, и

Chen

,

G.

,

2015

, “

62 »,

Нац. нанотехнологии.

,

10

(

8

), с.

19.

Zeng

,

L.

,

Collins

,

K. C.

,

Hu

,

Y.

,

Luckyanova

,

М. Н.

,

Мазнев

,

A. A.

,

Huberman

,

S.

,

Chiloyan

,

V.

,

9000 2

63.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

,

X.

,

NELSON

,

K. A

., И

Chen

,

G.

,

,

G.

,

,

G.

,

962 201963

G.

,

9000 201963

G.

,

,

G.

,

,

. Распределение средней длины свободного пробега при исследовании квазибаллистического переноса фононов в решетчатых наноструктурах

»,

Науч.

,

5

(

1

), с.

17131

.

20.

Henry

,

A.

, and

Chen

,

G.

,

2009

, “

Anomalous Heat Conduction in Polyethylene Chains: Theory and Molecular Dynamics Simulations

”,

Phys. Ред. B

,

79

(

14

), с.

144305

.

21.

Sasikumar

,

K.

, and

Keblinski

,

P.

,

2011

, “

Effect of Chain Conformation in the Phonon Transport Across a Si-полиэтиленовые одномолекулярные ковалентные соединения

»,

J. Appl. физ.

,

109

(

11

), с.

114307

.

22.

Savin

,

A. V.

и

Savina

,

O. I.

,

2014

, «

,

2014

,«

,

2014

, «

,

,«

.

»,

Физ. Твердотельный

,

56

(

8

), стр.

1664

–

1672

.

23.

Liao

,

Q.

,

Zeng

,

L.

,

Liu

,

Z.

, and

Liu

,

W.

,

2016

, “

Адаптация теплопроводности одноцепочечных полимеров с углеродной цепью посредством модификации атомной массы

»,

Науч.

,

6

(

1

), с.

34999

.

24.

MA

,

H.

и

Tian

,

Z.

,

2017

, «

Эффекты полиммера. Молекулярно-динамическое исследование полимеров для бутылочных щеток

»,

Appl. физ. лат.

,

110

(

9

), с.

0

.

25.

Zhang

,

T.

,

Wu

,

X.

, and

Luo

,

T.

,

2014

, «

Полимерные нановолокна с превосходной теплопроводностью и термостабильностью: фундаментальная связь между молекулярными характеристиками и макроскопическими термическими свойствами

»,

J. Phys. хим. C

,

118

(

36

), с.

26.

Zhang

,

L.

,

Ruesch

,

M.

,

Zhang

,

X.

,

Bai

,

Z.

и

Лю

,

L.

,

2015

, «

Настройка теплопроводности кристаллических полимерных нановолокон с помощью межцепочечной водородной связи»

,

3 Adv.

,

5

(

107

), с.

27.

Чжан

,

Т.

и

Луо

,

T.

,

2012

, «

Теплопроводность полиэтиленовых одинарных цепей и кристаллических волокон под влиянием морфологии»

,

J. Appl. физ.

,

112

(

9

), с.

0

.

28.

Ma

,

H.

, и

Tian

,

Z.

92

91

003

, «

Влияние удержания полимерной цепи на теплопроводность ультратонких пленок аморфного полистирола

»,

Appl. физ. лат.

,

107

(

7

), с.

073111

.

29.

Luo

,

T.

, and

Lloyd

,

J. R.

,

2012

, “

Enhancement of Thermal Energy Transport Across Graphene/Graphite and Polymer Интерфейсы: исследование молекулярной динамики

»,

Доп. Функц. Матер.

,

19

(

12

), стр.

587

–

596 3 9.

30.

Sun

,

H.

,

1998

, «

Compass: Ab initio Force-Field, оптимизированный для конденсированной фазы, с подробностями на Alkane и Benzene Compuls

6666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666629н ”,

J. Phys. хим. Б

,

102

(

38

), стр.

7338

–

7364 91

.

31.

Sun

,

H.

,

Ren

,

P.

, and

Fried

,

J. R.

,

1998

, “

Силовое поле COMPASS: параметризация и валидация для фосфазенов

»,

Вычисл. Теор. Полим. науч.

,

8

(

1–2

), стр.

229

–

246 3 9.

32.

Rigby

,

D.

,

Sun

,

H.

, and

Eichinger

,

B. E.

,

1997

, “

Компьютерное моделирование поли (этиленоксида): силовое поле, PVT-диаграмма и циклическое поведение

»,

Полим. Междунар.

,

44

(

3

), с.

33.

Нос

,

S.

,

1984

, «

Объединенная формулировка постоянной температурной молекулярной динамики. Дела

,

81

(

1

), с. 511.http://dx.doi.org/10.1063/1.447334

34.

Hoover

,

W. G.

,

1985

, “

Canonical Dynamics: Equilibrium Phase-Space Distributions

”,

Физ. A

,

31

(

3

), стр.

1695

–

16937 90.

35.

Плата Мюллера

,

F.

,

1997

, «

Простой неравновесный метод молекулярной динамики для расчета теплопроводности»

,

J. Chem. физ.

,

106

(

14

), с.

6082

.http://dx.doi.org/10.1063/1.473271

36.

Huang

,

C.

,

Wang

,

Q.

и

RAO

,

Z.

,

2015

, «

Прогнозирование теплопроводности Copper Hollow Nanowire

,

INT. Дж. Терм. науч.

,

94

, стр.

90

–

95

.

37.

Ni

,

B.

,

Ватанабе

,

T.

, и

Phillpot

,

S. R.

,

2009

, «

Термический транспорт в полиэтилене и на полиэтилен-диамондр. Конденс. Материя

,

21

(

8

), с. 084219.https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/8/084219

38.

Ху

,

G. J.

,

CAO

,

B. Y.

и

LI

,

Y. W.

,

2014

, «

,

2014

,«

,

2014

, «

,

2014

».

»,

Китай. физ. лат.

,

31

(

8

), с. 086501.https://doi.org/10.1088/0256-307X/31/8/086501

39.

Termentzidis

,

K.

,

Merabia

,

S.

,

Chantrenne

,

P.

, and

Keblinski

,

P.

,

2011

, «

Межплоскостная теплопроводность сверхрешеток с шероховатыми границами раздела с использованием равновесной и неравновесной молекулярной динамики

»,

Int. J. Тепломассоперенос

,

54

(

9

), с.

40.

Landry

,

E. S.

,

Hussein

,

M. I.

, and

McGaughey

,

A. J. H.

,

2008

, “

Сложные конструкции элементарных ячеек из сверхрешеток для снижения теплопроводности

»,

Физ. Рев. B

,

77

(

18

), с.

184302

.

41.

Hu

,

L.

,

Evans

,

W. J.

, and

Keblinski

,

P.

,

2011

, “

Одномерные фононные эффекты в методе прямой молекулярной динамики для определения теплопроводности

»,

J. Appl. физ.

,

110

(

11

), с.

113511

.

42.

Qian

,

X.

,

Gu

,

X. K.

, and

Yang

,

R. G.

,

2016

, “

Решетчатая теплопроводность органо-неорганического гибридного перовскита Ч4Нх4ПбИ

»,

Заяв. физ. лат.

,

108

(

6

), с.

063902

.

43.

Li

,

C. J.

,

Li

,

G.

, and

Zhao

,

H. J.

,

2015

, “

Изменение теплопроводности графена с структурированным двусторонним легированием водородом

»,

J. Appl. физ.

,

118

(

7

), с.

075102

.

44.

Thomas

,

J. A.

,

Turney

,

J. E.

,

Iutzi

,

R. M.

,

Amon

,

C. H.

и

Макгоги

,

A. J.

,

2010

, “

Прогнозирование дисперсионных соотношений и времени жизни фононов на основе спектральной плотности энергии

”,

Phys. Ред. B

,

81

(

8

), с.

081411

.

45.

FENG

,

T.

,

QIU

,

B.

и

Ruan

,

X.

,

2015

, “

Ангармонизм и необходимость собственных векторов фононов в анализе фононных нормальных мод”

J.

физ.

,

117

(

19

), с.

1

.

В настоящее время у вас нет доступа к этому содержимому.

$25,00

Покупка

Товар добавлен в корзину.

Проверить Продолжить просмотр Закрыть модальный

Плотность, прочность, температура плавления, теплопроводность

О полиэтилене

Полиэтилен представляет собой беловатый, полукристаллический и практически непрозрачный технический термопласт. Полиэтилен классифицируется по плотности и разветвленности. От полиэтилена низкой плотности (LDPE) до полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (UHMWPE). Его механические свойства в значительной степени зависят от таких переменных, как степень и тип разветвления, кристаллическая структура и молекулярная масса.

Сводка

Имя	Полиэтилен
Фаза на STP	сплошной
Плотность	950 кг/м3
Предел прочности при растяжении	30 МПа
Предел текучести	20 МПа
Модуль упругости Юнга	1 ГПа
Твердость по Бринеллю	40 бат
Точка плавления	317 °С
Теплопроводность	0,5 Вт/мК
Теплоемкость	1550 Дж/г К
Цена	0,9 $/кг

Плотность полиэтилена

Типичные плотности различных веществ даны при атмосферном давлении. Плотность  определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем: общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет килограмм на кубический метр ( кг/м ³ ). Стандартная английская единица измерения – 90 021 фунт массы на кубический фут 9.0022  ( фунт/фут ³ ).

Плотность полиэтилена 950 кг/м ³ .

 

Пример: Плотность

Рассчитайте высоту куба из полиэтилена, который весит одну метрическую тонну.

Решение:

Плотность определяется как масса на единицу объема . Математически он определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Так как объем куба равен третьей степени его сторон (V = a ³ ), высоту этого куба можно вычислить:

Тогда высота этого куба равна a = 1,017 м .

Плотность материалов

Механические свойства полиэтилена

Прочность полиэтилена

В механике материалов прочность материала на деформацию — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешние нагрузки , приложенные к материалу, и результирующая деформация или изменение размеров материала. При проектировании конструкций и машин важно учитывать эти факторы, чтобы выбранный материал имел достаточную прочность, чтобы противостоять приложенным нагрузкам или силам и сохранять свою первоначальную форму.

Прочность материала – это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Для напряжения растяжения способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, имеющие тенденцию к удлинению, известна как предел прочности при растяжении (UTS). Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. В случае растягивающего напряжения однородного стержня (кривая напряжения-деформации) Закон Гука описывает поведение стержня в упругой области. Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растягивающем и сжимающем напряжении в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение.

См. также: Прочность материалов

Предел прочности при растяжении полиэтилена

Предел прочности при растяжении полиэтилена составляет 30 МПа.

Предел текучести полиэтилена

Предел текучести полиэтилена   составляет 20 МПа.

Модуль упругости полиэтилена

Модуль упругости Юнга полиэтилена составляет 1 МПа.

Твердость полиэтилена

В материаловедении  твердость  – это способность противостоять  вдавливанию на поверхности ( локализованная пластическая деформация ) и  царапанью . Испытание на твердость по Бринеллю В тестах Бринелля жесткий,  9Сферический индентор 0021 вдавливается под определенной нагрузкой в ​​поверхность испытуемого металла.

Число твердости по Бринеллю (HB) – это нагрузка, деленная на площадь поверхности вмятины. Диаметр вдавления измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю вычисляется по уравнению:

Твердость полиэтилена по Бринеллю составляет примерно 40 BHN (в пересчете).

См. также: Твердость материалов

 

Пример: Прочность

Предположим, пластиковый стержень изготовлен из полиэтилена. Этот пластиковый стержень имеет площадь поперечного сечения 1 см ² . Рассчитайте усилие на растяжение, необходимое для достижения предела прочности на растяжение для этого материала, которое составляет: UTS = 30 МПа.

Решение:

Напряжение (σ) можно приравнять к нагрузке на единицу площади или силе (F), приложенной к площади поперечного сечения (A) перпендикулярно силе, как:

, следовательно, сила растяжения, необходимая для достижения предела прочности при растяжении, равна:

F = UTS x A = 30 x 10 ⁶ x 0,0001 = 3 000 Н

Материалы

Твердость материалов

 

Термические свойства полиэтилена

Полиэтилен – температура плавления

Температура плавления полиэтилена 317 °C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением. В общем, плавление  – это фазовый переход вещества из твердой фазы в жидкую. точка плавления вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Для различных химических соединений и сплавов трудно определить температуру плавления, так как они обычно представляют собой смесь различных химических элементов.

Полиэтилен – Теплопроводность

Теплопроводность Полиэтилен 0,5 Вт/(м·К) .

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Полиэтилен – Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость полиэтилена 1550 Дж/г K .

Удельная теплоемкость или удельная теплоемкость   – это свойство, связанное с  внутренней энергией  , которое очень важно в термодинамике. Интенсивные свойства c _v и c _p определены для чистых простых сжимаемых веществ как частные производные внутренней энергии u(T, v) и энтальпия h(T, p) соответственно:

где индексы v и p 9002 обозначают фиксированное дифференцирование. Свойства c _v и c _p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), поскольку при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплопередача. Их единицы СИ  Дж/кг K или Дж/моль K .

 

Пример: Расчет теплопередачи

Теплопроводность определяется как количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадратный участок материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше его способность сопротивляться теплопередаче.

Рассчитайте скорость теплового потока  через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и изготовлена ​​из полиэтилена с теплопроводностью k ₁  = 0,5 Вт/м·К (плохой теплоизолятор). Предположим, что внутренняя и наружная температуры  равны 22°C и -8°C, а коэффициенты конвекционной теплопередачи  на внутренней и внешней сторонах равны h ₁  = 10 Вт/м ² K и h ₂  = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию проводимости и конвекции . С этими композитными системами часто удобно работать с  общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . U-фактор определяется выражением, аналогичным Закон охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с полным тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как: /10 + 0,15/0,5 + 1/30) = 2,31 Вт/м ² K

Тепловой поток можно рассчитать следующим образом: q = 2,31 [Вт/м ² K] x 30 [K] = 69,23 Вт/м ²

Общие потери тепла через эту стену будет: q _потери   = q . A = 69,23 [W/M ² ] x 30 [M ² ] = 2076,92 W

Точка плавления.5095

Ученые превращают полиэтилен в теплопроводный материал

Дэвид Чендлер, Массачусетский технологический институт

Новый метод включает в себя вытягивание тонкой нити материала (вверху) из жидкого раствора (внизу), и в процессе отдельные полимерные нити, которые сначала представляют собой спутанную массу, становятся очень сильно выровненными. Иллюстрация предоставлена ​​Ган Ченом.

Большинство полимеров — материалов, состоящих из длинных цепочечных молекул — являются очень хорошими изоляторами как для тепла, так и для электричества. Но команда Массачусетского технологического института нашла способ превратить наиболее широко используемый полимер, полиэтилен, в материал, который проводит тепло так же хорошо, как и большинство металлов, но при этом остается электрическим изолятором.

Новый процесс позволяет полимеру очень эффективно проводить тепло только в одном направлении, в отличие от металлов, которые одинаково хорошо проводят тепло во всех направлениях. Это может сделать новый материал особенно полезным для приложений, где важно отводить тепло от объекта, такого как чип компьютерного процессора. Работа описана в статье, опубликованной 7 марта в Природные материалы .

Ключом к преобразованию было заставить все молекулы полимера выстроиться в одну линию, а не образовывать хаотичную запутанную массу, как это обычно бывает. Команда сделала это, медленно вытянув полиэтиленовое волокно из раствора, используя точно управляемый кантилевер атомно-силового микроскопа, который они также использовали для измерения свойств полученного волокна.

Это волокно было примерно в 300 раз более теплопроводным, чем обычный полиэтилен, в направлении отдельных волокон, говорит руководитель группы Ганг Чен, профессор энергетики имени Карла Ричарда Содерберга и директор лабораторий Pappalardo Micro и Nano Engineering Laboratories Массачусетского технологического института.

Высокая теплопроводность может сделать такие волокна полезными для рассеивания тепла во многих областях, где в настоящее время используются металлы, таких как солнечные водонагреватели, теплообменники и электроника.

Чен объясняет, что большинство попыток создать полимеры с улучшенной теплопроводностью были сосредоточены на добавлении других материалов, таких как углеродные нанотрубки, но они достигли лишь незначительного увеличения проводимости, потому что поверхности раздела между двумя видами материалов, как правило, добавляют тепловое сопротивление. . «Интерфейсы на самом деле рассеивают тепло, так что особых улучшений вы не получите, — говорит Чен. Но с помощью этого нового метода проводимость была увеличена настолько, что стала фактически лучше, чем у примерно половины всех чистых металлов, включая железо и платину.

Производство новых волокон, в которых все полимерные молекулы выровнены, а не перемешаны, требовало двухэтапного процесса, объясняет аспирант Шэн Шэнь, ведущий автор статьи. Полимер сначала нагревают и вытягивают, а затем снова нагревают для дальнейшего растяжения. «После того как он затвердеет при комнатной температуре, вы не сможете сильно деформировать его, — говорит Шен, — поэтому мы нагреваем его дважды».

Вверху иллюстрация спутанной природы полимерных нитей с пустотами, препятствующими нагреванию, обозначенными темными пятнами. При вытягивании и нагревании в тонкую нить (внизу) молекулы выстраиваются в линию, а пустоты сжимаются, что делает материал хорошим проводником. Кредиты – Иллюстрация предоставлена ​​Ган Ченом

Вероятно, что по мере совершенствования технологии возможны еще большие выгоды, говорит Чен, отмечая, что достигнутые до сих пор результаты уже представляют собой самую высокую теплопроводность, когда-либо наблюдаемую в любом полимерном материале. Уже сейчас степень проводимости, которую они обеспечивают, если бы такие волокна можно было производить в больших количествах, могла бы обеспечить более дешевую альтернативу металлам, используемым для теплопередачи во многих приложениях, особенно там, где пригодились бы характеристики направленности, такие как ребра теплообменника. (например, катушки на задней стенке холодильника или в кондиционере), корпуса сотовых телефонов или пластиковая упаковка для компьютерных чипов. Могут быть разработаны другие приложения, в которых используется необычное сочетание теплопроводности материала с легким весом, химической стабильностью и электроизоляцией.

До сих пор команда только производила отдельные волокна в лабораторных условиях, говорит Чен, но «мы надеемся, что в будущем мы сможем масштабироваться до макромасштаба», производя целые листы материала с такими же свойствами. .

Рави Прашер, инженер Intel, говорит, что «качество работы группы профессора Чена всегда было феноменальным», и добавляет, что «это очень важное открытие», которое может иметь множество применений в электронике. Остается вопрос, по его словам, «насколько масштабируемо производство этих волокон? Насколько легко интегрировать эти волокна в реальные приложения?»

---

Узнать больше

Обожженный слизень: новый метод испытания огнезащитного материала

---

Дополнительная информация: Шен С. , Генри А., Тонг Дж., Чжэн Р., Ган Чен Г. Полиэтиленовые нановолокна с очень высокой теплопроводностью. Природные материалы . 7 марта 2010 г.

Предоставлено Массачусетский Институт Технологий

Цитата : Ученые превращают полиэтилен в теплопроводный материал (2010, 7 марта) получено 2 октября 2022 г. с https://phys.org/news/2010-03-scientists-polyэтилен-heat-conducting-material.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Напитки остаются холоднее в пластиковой или металлической посуде?

Введение

Представьте это; вы сидите на улице в жаркий летний день, расслабляетесь и небрежно потягиваете из бутылки свой любимый безалкогольный напиток. Через несколько минут вы заметите, что ваш безалкогольный напиток больше не прохладный и освежающий, а быстро становится теплым и пресным. Как раздражает. Если бы вы купили газировку в металлической банке, ваш напиток мог бы оставаться прохладнее и не испортиться под воздействием жаркого летнего солнца. Эта разница между тем, как два контейнера для безалкогольных напитков реагируют на солнечный свет и жаркую летнюю температуру, можно объяснить их тепловыми свойствами.

Механизмы теплопередачи

Материал можно охарактеризовать как «горячий» на основании количества движения и вибрации его атомов. Все состоит из атомов, многие из которых сгруппированы вместе в уникальном порядке, образуя молекулы. Материал будет казаться горячим, когда эти атомы или молекулы быстро вибрируют и подпрыгивают. Теплопередача между двумя материалами происходит, когда быстро движущиеся атомы более горячего материала сталкиваются с более медленными атомами более холодного материала. Более теплый материал передаст часть своей «тепловой энергии» более холодному материалу, заставив его атомы двигаться быстрее и начать нагреваться. Этот теплообмен будет продолжаться до тех пор, пока два материала не достигнут стабильной равновесной температуры. Этот тепловой механизм объясняет, почему горячая чашка кофе остывает, если ее оставить на прилавке в течение длительного периода времени. Горячие и быстро движущиеся молекулы кофе сталкиваются с более медленными молекулами воздуха и начинают уменьшать вибрацию. Единственный способ ограничить этот поток энергии и тепла — изолировать материал от окружающей среды. Если вокруг меньше молекул, с которыми могут столкнуться быстро движущиеся атомы горячего материала, он будет дольше сохранять свою энергию, тем самым сохраняя весь материал более горячим.

Теплопередача и теплопроводность

Способность материала эффективно передавать тепло или «тепловую энергию» другому материалу в значительной степени зависит от его теплопроводности. Теплопроводность обеспечивает измерение того, насколько хорошо материал может проводить или передавать тепло. Это тепловое измерение выражает количество энергии, передаваемой на единицу расстояния на градус температуры. В системе MKS единицами измерения являются ватты на метр по Кельвину или Вт/(м/К). Металлы обычно обладают высокой теплопроводностью и намного быстрее реагируют на изменение температуры окружающей среды по сравнению с пластиком или пенопластом. Пластик классифицируется как изолятор и очень медленно реагирует на изменение температуры окружающей среды. Разницу в наблюдаемой теплопроводности металла и пластика можно объяснить тем, что металл кажется более холодным на ощупь по сравнению с куском пластика. Когда вы прикасаетесь к металлическому предмету, энергия передается от ваших пальцев к металлу, вызывая у вас ощущение охлаждения. Это связано с тем, что температура вашего тела выше температуры металла, которая при контакте с вашей рукой начнет увеличиваться из-за того, что атомы металла начинают вибрировать и двигаться быстрее. Пластмассы имеют противоположный эффект при контакте с рукой и даже могут казаться теплыми на ощупь. Это связано с низкой теплопроводностью пластика, которая ограничивает быструю передачу тепла от руки к пластику.

Тепловые свойства пластика

Средняя теплопроводность большинства пластиков составляет примерно 0,02–0,05 Вт/(м/К), что представляет собой поразительную разницу в пять порядков по сравнению с теплопроводностью алюминия. Это означает, что алюминий передает в 100 000 раз больше тепла на единицу расстояния, чем объект из пластика, когда оба объекта подвергаются воздействию одинаковой температуры окружающей среды. Эта чрезвычайно низкая теплопроводность возникает из-за того, что электроны в пластике тесно связаны со своими соответствующими молекулами, поэтому для их перемещения требуется значительное количество энергии. Поскольку тепловая энергия передается через вибрирующие молекулы, сталкивающиеся друг с другом, большинство пластиков являются плохими проводниками тепла из-за неспособности их атомов быстро вибрировать. Теплопроводность пенополистирола даже ниже, чем у обычного пластика, из-за обилия захваченных пузырьков воздуха в материале, которые еще больше ограничивают поток энергии. Пенополистирол имеет очень низкую теплопроводность примерно 0,33 Вт (м/К). Это отличный пластик для хранения горячих напитков, потому что он защитит вашу руку от перегрева даже после длительного периода времени.

Рисунок 1: Пластиковые бутылки с водой наполняют на производственной линии.

Вода и безалкогольные напитки составляют большую часть напитков, расфасованных в прозрачные пластиковые бутылки. Если эти бутылки находятся под прямыми солнечными лучами, ультрафиолетовые лучи могут проникать через пластик и достигать жидкости внутри бутылки. Бутылка также действует как увеличительная линза и еще больше концентрирует солнечный свет внутри бутылки. Этот эффект может более чем компенсировать разницу в теплопроводности между пластиком и металлом, значительно снижая изоляционные свойства пластика. В результате жидкость внутри пластиковой бутылки нагреется быстрее, чем если бы она находилась в непрозрачной металлической емкости.

Использование пластика для изготовления контейнеров для напитков может привести к серьезному негативному воздействию на окружающую среду на нашей планете. Каждый день только в США производится, транспортируется и утилизируется более 60 миллионов пластиковых бутылок. Большинство этих бутылок окажутся на свалке из-за низкой скорости переработки пластика и короткого периода повторного использования. Пластиковые бутылки с водой, которые попадают на эти свалки, могут разлагаться до 700 лет. Они не только разлагаются в течение десятков жизней, но и выделяют вредные химические вещества при воздействии высоких температур или солнечного света. Это еще одна причина, по которой металл должен быть предпочтительным контейнером для напитков в жаркий летний день по сравнению с обычной пластиковой бутылкой для воды.

Рисунок 2: Пластиковая бутылка и металлический мусорный бак.

Тепловые свойства металла

Большинство металлических банок, которые производятся и предназначены для хранения жидкостей, изготовлены из алюминия. Алюминий имеет теплопроводность 205 Вт/(м/К), что значительно выше, чем у любого пластика, производимого в настоящее время. Банки являются отличным вариантом для более холодного хранения, потому что в замкнутом пространстве потоки воздуха меньше влияют на температуру, поэтому повышенная теплопроводность алюминия обеспечивает более быструю и эффективную передачу тепла между холодным воздухом холодильника и более теплым напитком. для более быстрого охлаждения. Металлы являются отличными проводниками тепла, в основном из-за слабо связанных электронов в их атомах, которые будут легко вибрировать и двигаться под воздействием источника тепла. Эта же структурная особенность придает металлу высокую теплопроводность, поскольку свободно движущиеся электроны могут легче распределять тепловую энергию по всему материалу.

Рисунок 3: Обычные алюминиевые банки, предназначенные для хранения безалкогольных напитков.

Термосы – отличный вариант для поддержания стабильной температуры напитков. Они получают большую часть своих изоляционных свойств за счет двойной стенки с вакуумным уплотнением. Этот вакуум улавливает горячий или холодный воздух, выходящий из жидкости и просачивающийся в окружающую среду. Тепло очень легко передается по воздуху, поэтому для поддержания стабильной температуры жидкости требуется изоляция. Когда между жидкостью и окружающей средой не происходит теплообмена, температура жидкости будет меняться с меньшей охотой. Хотя внешний вид многих термосов сделан из металла, они часто включают в себя несколько слоев пластика. Включение пластика связано с его более низкой теплопроводностью, что еще больше уменьшит количество теплопередачи.

До недавнего времени большое количество металлических бутылок и пищевых контейнеров, изготовленных из стали, также имели защитное покрытие из оцинкованной стали для защиты от ржавчины, коррозии и ослабления металла. Это покрытие состоит из защитного слоя цинка, окружающего более толстый металл, которым в большинстве случаев является сталь или железо. Теплопроводность оцинкованной стали составляет 52 Вт/(м/К), что соответствует теплопроводности большинства стальных материалов. Большинство производителей отказались от использования оцинкованной стали для изготовления контейнеров для напитков из-за того, что Министерство сельского хозяйства США сочло этот материал небезопасным для подачи еды и напитков, поскольку существует риск того, что значительное количество цинкового покрытия может раствориться в напитке в зависимости от его кислотность.

Рис. 4. Стандартный пластиковый термос с герметичными внутренними стенками, предназначенный для поддержания температуры напитков или охлаждения.

Заключение

Материалы с высокой или низкой теплопроводностью могут быть хорошим выбором для охлаждения напитков в зависимости от ситуации. Металлические банки будут остывать значительно быстрее, если их поместить в холодильник, из-за быстрого обмена горячим и холодным воздухом, который происходит между более теплой металлической банкой и холодным окружающим воздухом в холодильнике. С другой стороны, когда металлическая банка находится под прямыми солнечными лучами; он начнет нагреваться очень быстро по сравнению с пластиковой бутылкой, которая ограничивает передачу энергии от горячего воздуха к жидкости. Эти различия в реакции материалов на изменение температуры можно проанализировать, сравнив теплопроводность пластиковых и металлических материалов. Многоразовые контейнеры для напитков, такие как термос, могут использовать тепловые свойства как металла, так и пластика и являются наиболее эффективными регуляторами температуры, позволяющими дольше сохранять напиток горячим или холодным.