Электронагреватели на основе полимеров, модифицированных углеродными наноструктурами с эффектом саморегулирования: электро – и теплофизические свойства

Полимеры играют важную роль в современном материаловедение. Они могут быть использованы в качестве конструкционных и функциональных материалов. На их основе можно получать различные типы “умных” материалов, т.е. материалов адаптируемых к изменениям окружающих условий, таких как температура, влажность и давление. Реализация свойств “умных материалов” осуществима благодаря введению различных добавок в структуру матрицы полимера, в частности электропроводящих ‒ на основе углеродных наноматериалов. Полимеры, модифицированные углеродными наноматериалами могут использоваться в качестве электрических нагревателей. Это стало возможным благодаря электрофизическим принципам преобразования электрической энергии в тепловую. Полимерные материалы более устойчивы к агрессивным условиям эксплуатации, что позволяет рекомендовать их в качестве основы для устройств подогрева двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в условиях отрицательных температур. Применение углеродных нанотрубок (УНТ), позволяет обеспечить реализацию принципиально новых и уникальных свойств, которые выражаются в саморегулирование температуры, т.е. создание эффекта положительного температурного коэффициента сопротивления (ПТКС).

Исследование модифицированных полимеров, которые могут использоваться в качестве нагревателей с эффектом саморегулирования температуры, связаны с изучением их электро- и теплофизических свойств, а также различных режимов тепловыделения. Одним из важных аспектов является установление механизмов электропроводности, а также влияние концентрации и морфологии УНТ на электрофизические свойства полимерных композитов, модифицированных УНТ.

Практическую значимость имеют вопросы, связанные с применением таких нагревателей в качестве подогрева ДВС, элементов трансмиссии и топливной системы, которая влияет на расход топлива и концентрацию токсичных выбросов выхлопных газов при холодном запуске ДВС.