Original title:
Elektricky vodivé kompozity na bázi druhotných surovin
Translated title:
Electrically conductive composites based on secondary raw materials
Authors:
Baránek, Šimon ; Šteffan,, Pavel (referee) ; Černý, Vít (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2021
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební Abstract:
[cze][eng]
Elektro vodivé kompozity jsou novodobé materiály, které nacházejí čím dál větší uplatnění ve většině oblastí průmyslu, například ve stavebnictví můžou tyto materiály sloužit jako senzory pro monitorování změn v konstrukci. Cílem práce byl výzkum elektricky vodivého silikátového kompozitu na bázi druhotných surovin. Návrh tohoto kompozitu probíhal na základě vývoje vlastních směsí a experimentálního ověření vlivu složení. V úvodu byla provedena podrobná analýza 15ti vstupních surovin. Bylo otestováno 5 jemných a 2 hrubé typy elektricky vodivých plniv jejichž naměřená impedance se pohybovala v rozmezí 1-2 ohmy. Na základě impedance vytvořených kompozitů s těmito plnivy, byl vybrán kompozit s plnivem Condufit C4, který dosahoval impedance 13,3 ohmů jakož to zástupce s jemným typem plniva a kompozit s plnivem Supragraphite C300, který dosahoval impedance 249,3 ohmů jakož to zástupce s hrubým typem plniva. Následně byly substituovány jednotlivé komponenty primární směsi. Byla provedena náhrada cementu vysokoteplotním popílkem v množství 20, 30 a 40 %, náhrada kameniva obdobné frakce ocelovými pilinami a náhrada primárních elektricky vodivých plniv za druhotná v množství 30 a 50 %. Všechny navržené náhrady snižovaly impedanci kompozitu. Nejúčinnější náhradou pro snížení impedance byla náhrada odpadním grafitem (snížení až o 92 %), která také mírně zlepšila mechanické vlastnosti kompozitu. U ostatních typů náhrad došlo k poklesům pevnosti až o 50 %. Výsledkem této práce je optimalizovaný elektro vodivý kompozit na bázi druhotných surovin s jemným typem plniva Condufit C4 s 30 % náhradou odpadním grafitem „odpad vysavač“ který dosahuje impedance 5,5 ohmů. Jako dílčí cíl této práce byl ověřen vliv vlhkosti na impedanci kompozitů, kdy jsou výsledky při použití hrubého typu plniva významně ovlivněny vlhkostí a výsledky s využitím jemného typu plniva nikoliv.
Electroconductive composites are modern materials that are commonly used in many industries such as the construction industry among others. For example these materials can be useful as sensors for monitoring changes in constructions. The aim of this thesis is the research of electrically conductive silicate composite based on secondary raw materials. The design of this composite is based on the development of its own mixtures and experimental verification of the effect of the structure. The introduction part consists of a detailed analysis of 15 materials. Samples of the 5 fine and 2 coarse electrically conductive fillers were tested. Composite with filler Condufit C4 was selected as representative for type of fine fillers. Composite with filler Supragraphite C300 was selected as representative for type of coarse fillers. The selection of the composites was based on the impedance of the fabricated composites with these fillers. Subsequently, the individual components of the primary mixture were substituted. The cement was replaced by high-temperature fly ash in the amount of 20, 30, and 40 %, the aggregate of a similar fraction was replaced by steel sawdust, and the primary electrically conductive fillers were replaced by secondary ones in the amount of 30 and 50 %. All proposed replacements reduced the impedance of the composite. The most effective replacement for impedance reduction was replacement with waste graphite (up to 92 % reduction), which also slightly improved the mechanical properties of the composite. The result of this thesis is an optimized electrically conductive composite based on secondary raw materials with a fine type of filler with 30 % replacement by waste graphite "odpad vysavač"which achieves an impedance of 5 ohms. The partial goal of this thesis is a verification of the influence of moisture on the impedance of composites. Results are significantly affected by moisture when using the coarse type of filler, when using the fine type are not.
Keywords:
Electrically conductive composites; graphite powder; high temperature fly ash; impedance.; optimization; secondary raw material; silicate composite; substitution; waste graphite; druhotná surovina; Elektro vodivé kompozity; grafitový prášek; impedance.; odpadní grafit; optimalizace; silikátový kompozit; substituce; vysokoteplotní popílek
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/196218
guest ::
