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国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

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二氧化硅-二氧化钛微纳复合材料搪瓷热导率的实验分析

中尉。j . Ganesan1，爱迪生·塞尔瓦拉杰2和J.Ramathilagam3.
  1. 印度泰米尔纳德邦aruppukotai Sree Sowdambika工程学院EEE系助理教授
  2. 助理教授，Iyer语言和学术班，孟买，印度
  3. 印度泰米尔纳德邦坦贾维尔市Periyar Maniammai大学EEE系B.E-四年级
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

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国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

摘要

导热系数是影响绝缘材料耐热性能的重要因素。研究发现，在高分子材料基体中使用纳米复合材料可以大大提高高分子纳米复合材料的热学、力学和电学性能。研究了一种纳米复合材料(TiO2 +SiO2)作为纳米填料。通过球磨机将TiO2和SiO2的微粒转化为纳米粒子。利用扫描电子显微镜(SEM)对纳米复合材料的粒径进行了增大。这些纳米复合材料在超声振动器的帮助下与标准(Elmo Luft 1A-FD)珐琅质混合。详细分析了牙釉质、SiO2和TiO2的3:1、1:3、1:1的微复合材料和SiO2和TiO2的3:1、1:3、1:1的纳米复合材料的导热性能。热导率采用Lee’s Disc法测定。SiO2和TiO2纳米复合材料与牙釉质以不同比例混合后，与牙釉质的导热系数相比，SiO2和TiO2纳米复合材料填充牙釉质的导热系数没有提高，但与SiO2和TiO2填充牙釉质相比，导热系数降低。以3:1比例填充牙釉质的SiO2和TiO2微复合材料具有相同的导热系数。

关键字
热导率、球磨机、SiOA¢‚‚,TiOA¢‚‚,扫描电子显微镜。

介绍
热导率是描述材料导热能力的特性。热导率测量单位为W·K－1·米－1．搪瓷具有较高的耐热能力。近年来，纳米介质在电绝缘材料领域的应用受到了广泛的关注。有报道称，在高分子材料基体中使用纳米复合材料可以大大提高高分子纳米复合材料[5]的热学、力学和电学性能。近年来，纳米介质在电气材料[3]领域的应用受到了广泛的关注。纳米介质是一类在纳米尺度上至少包含一个相的材料。据报道，纳米填料的使用提高了聚酰亚胺薄膜[2]的抗电晕性。此外，利用纳米复合材料的二氧化硅(SiO2)和氧化钛(TiO2)在低密度聚乙烯中，与微填料相比，聚合物基质的电阻率下降幅度较小。纳米革命的一个驱动力是纳米介质朝着提高稳定性水平、减小绝缘材料的尺寸和重量的方向不断进步。通过比较纳米和微颗粒填充珐琅的性能，进行了各种研究。本文研究了搪瓷的导热性能，微复合(3:1、1:3、1:1的SiO)2和TiO2)填充搪瓷和纳米复合材料(3:1,1:3,1:1的SiO2和TiO2)填充釉质进行分析。

纳米粒子的合成与表征
A.球磨机方法
制备纳米粒子的方法有几种，包括摩擦法和热解法。在磨耗中，宏观或微观尺度的颗粒在球磨机、行星球磨机或其他粒度减小机构中被研磨。球磨机是将微粉转化为纳米粉[5]的有效工具。有两种研磨方式:干法和湿法。用该方法合成了二氧化硅和氧化钛纳米填料。图1所示的磨粉行星球磨机，普遍适用于无机和有机样品的快速干式或湿式研磨。样品材料在研磨碗中通过研磨球进行粉碎和分解。磨球和磨碗中的微粉受到磨碗绕自身轴旋转和支撑盘旋转产生的离心力的作用。
图像
B.二氧化硅的表征2和TiO2
纳米粒子的表征是建立对纳米粒子合成和应用的理解和控制的必要条件。通过各种不同的技术进行了表征，如横向和扫描电子显微镜(TEM和SEM)，原子力显微镜(AFM)，动态光散射(DLS)， x射线光电子能谱(XPS)， x射线衍射(XRD)，傅里叶变换红外光谱(FTIR)，紫外可见光谱和核磁共振(NMR)。日立SU1510，如图2所示，是一种紧凑、高性能的扫描电子显微镜。并将其用于SiO的粒度分析2和TiO2微纳米粒子。该电子显微镜提供高分辨率成像。SiO2和TiO2通过扫描电镜分析了纳米粒子的尺寸和结构。
图像
在球磨机的帮助下，将微米级的颗粒转化为纳米级的颗粒。扫描电镜结果表明，颗粒的形态在纳米米级范围内变化。颗粒的大小在40 ~ 100 nm之间。图3和图4显示了SiO的SEM分析2和TiO2经过球磨机的合成方法。
图像
图像
c .养护
将液态珐琅转化为固态样品的过程称为固化。牙釉质的固化方法为自由基引发剂固化。该工艺采用DDM(二氨基二苯甲烷)作为固化剂[1]。取80%搪瓷和20%环氧树脂。DDM按比例加入环氧树脂。每1g树脂，加入DDM 0.27 g。在60-80℃的温度下熔化DDM 10分钟。将珐琅、树脂和熔化的DDM在烧杯中混合。将混合物倒入模具中，模具上涂有特氟龙薄板。然后模具在烤箱中120ºC加热2小时，130ºC加热3小时。模具冷却，固体样品从烤箱中取出。

实验结果
李的圆盘法
采用Lee 's圆盘法[7]测定了不同样品的导热系数。这种方法使用了李氏圆盘、温度计、蒸汽发生器、螺旋规和游标卡尺。样品的平均厚度和圆盘的厚度用螺旋规测定。用游标卡尺测量圆盘直径。圆盘的质量是用弹簧天平测得的。样品和Lee氏盘的厚度均为3mm。椎间盘半径为5.52 cm。椎间盘质量为0.79 kg。给定的样品被放置在圆盘和蒸汽室之间。两个温度计被插入在金属盘一侧钻孔的径向孔中。 Steam was then passed through the steam chamber from a boiler until the steady state condition. The steady temperatures of the disc and steam chamber were recorded by the thermometers. The sample was then removed and the disc was heated directly until the temperature of the disc rises by about 5°C about θ1. Then the steam chamber was removed, and the disc was allowed to cool. The stop clock was started and the time for every 1°C fall in temperature of the disc was noted until the temperature of the disc falls 5°C below θ1. The cooling curve was drawn with Time along X-axis and the Temperature along the Y-axis. The rate of cooling dθ/dt at θ1 was determined. The value of thermal conductivity of the various samples were found using the formula
K = * dθ/ dt *女士((r + 2 l) / (2 r + 2 l)) * (d /πr2) * 1 /[θ2 -θ1]W m－1K－1
在哪里
•M =圆盘质量，单位为Kg
•S = J-1Kg-1K中圆盘材料的比热
•r =圆盘半径，单位为米。
•l =圆盘厚度，单位为米。
•d =样品的厚度
θ1 =圆盘在K处的稳定温度。
θ2 = K处蒸汽室的稳定温度。
dθ/dt =冷却速率。
搪瓷的导热性能、微复合材料(3:1、1:3、1:1的SiO2和TiO2)填充搪瓷和纳米复合材料(3:1,1:3,1:1的SiO2和TiO2)填充的珐琅显示在表1。
图像
SiO纳米复合材料的混合2和TiO2与不同比例的瓷釉质相比，用SiO微复合材料填充的瓷釉质的导热性没有提高2和TiO2但与SiO相比导热系数降低2和TiO2．瓷釉质和SiO微复合材料2和TiO2以3:1的比例填充搪瓷具有相同的导热系数。

结论
SiO2具有较低的热导率和TiO2有更高的热导率。加入微纳复合材料SiO2和TiO2对牙釉质的导热性没有明显影响。研究发现，硅微纳复合材料的加入对牙釉质的耐热性能没有影响2和TiO2．当瓷釉质中加入微纳复合材料SiO时2和TiO2在不同比例下，整体复合材料的导热系数降低到一个相当大的值。瓷质的热导率值只有轻微的改变。与SiO相比，珐琅质本身的导热性较低2和TiO2．热导率较低，说明釉质具有较好的绝缘性能2和TiO2与不同比例的瓷釉质相比，用SiO微复合材料填充的瓷釉质的导热性没有提高2和TiO2但与SiO相比导热系数降低2和TiO2．瓷釉质和SiO微复合材料2和TiO2以3:1的比例填充搪瓷具有相同的导热系数。

确认
感谢神用我和我的朋友来完成他的研究工作。

参考文献
  1. Agari。Y和Uno。陈建平，1985，“含SEBS嵌段共聚物的聚乙烯/聚苯乙烯共混体系的导热性能”，中华大学学报(自然科学版)。变异较大。科学。
  2. 张国勤等，2005，“纳米TiO2填料在逆变电机抗电晕磁线绝缘性能中的研究”，电绝缘材料国际学术研讨会论文集。
  3. 胡尔亚·基尔基奇，默特·塞尔坎，科普皮塞蒂，2005，“纳米介电材料在电气绝缘中的应用”，IEEE。
  4. 冈本。S和石田。杨振华，2001，“PET/LDPE/AI复合材料热导率的测定”，高分子学报。
  5. Pugazhendhi Sugumaran。C,莫汉。mr和Udayakumar。王晓明，2010，“纳米填料(ZrO2)混合搪瓷的介电性能和热性能研究”，《电气工程学报》第17卷，第6期。
  6. Takahiro Imai等，2008，“提高环氧基绝缘材料与纳米填料的实际应用”，IEEE。
  7. 方面的。r.d.， 1969，热导学，学术出版社，伦敦。
  8. 塞尔瓦拉杰，爱迪生。“50 Hz-5 MHz频率范围内碳纳米管填充珐琅的介电性能表征”国际科学与工程应用杂志1.2(2012):102-106。
  9. Selvaraj, D. Edison, C. pugazhenhi Sugumaran。ZrO2、Al2O3、CNT、ZnO等不同纳米填料对搪瓷介电性能的比较分析国际科学与工程应用1.1(2012):51-55。
  10. 塞尔瓦拉杰，爱迪生。“SiO2和TiO2微纳米复合材料填充珐琅的局部放电特性。”国际科学与工程应用1.2(2012):95-101。
  11. 塞尔瓦拉杰，爱迪生等。二氧化硅/二氧化钛纳米复合材料涂层三相鼠笼式感应电动机的效率、耐热性能及电磁干扰分析国际科学与工程应用1.1(2012):17-21。
  12. 爱迪生·塞尔瓦拉杰，D. Pugazhendhi Sugumaran和A. Siva Prakash。碳纳米管填充搪瓷的电和热性能表征第三届信息、电信和计算趋势国际会议论文集。施普林格纽约，2013。
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