Специалисты Российского технологического университета (РТУ) МИРЭА раскрыли механизм саморегулирования в электропроводящих композитах на основе полиолефинов и технического углерода, что позволит создавать новые типы более эффективных саморегулирующихся нагревателей, сообщила пресс-служба Минобрнауки России.
Проблема традиционных нагревателей в том, что они часто перегреваются, а это может привести к возгоранию или поломке. Материал, предложенный учеными РТУ МИРЭА, представляет собой кристаллизующиеся полиолефины (например, полиэтилен) в сочетании с электропроводным техническим углеродом.
Анатолий Марков, профессор кафедры химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов РТУ МИРЭА Изображение: пресс-служба Минобрнауки
При нагревании структура полимера меняется: кристаллические области плавятся, что приводит к резкому росту электрического сопротивления. В этом и заключается эффект саморегуляции, который предотвращает перегрев.
«Саморегулирование — это ключевое свойство наших композитов. Они не просто нагреваются, а „чувствуют“ температуру и адаптируются к ней. Это интеллектуальная система, которая делает нашу жизнь безопаснее и комфортнее», — пояснил один из авторов исследования, профессор кафедры химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов РТУ МИРЭА Анатолий Марков.
Авторы обнаружили, что резкий рост сопротивления связан не только с тепловым расширением полимера, как это считалось ранее, но и с деформацией кристаллической фазы.
Разработанные композиты на основе смесей полимеров открывают широкие возможности для практического использования — от безопасных бытовых обогревателей, которые исключают риск перегрева, до промышленных систем с точным температурным контролем и «умной» одеждой с функцией подогрева, сочетающей комфорт и энергоэффективность. Технология позволяет не только повысить безопасность, но и снизить энергопотребление.
Ученые РТУ МИРЭА намерены продолжать совершенствовать материал, изучая его поведение при разных условиях, с целью создать универсальные решения для медицины, транспорта и авиакосмической отрасли.
Markov A.V., Zverev A.E., Markov V.A. Features of the change in the thermal coefficient of electrical resistance upon heating electrically conductive composites of crystallizable polyolefins with carbon black. Fine Chemical Technologies. 2024;19(5):429-440