Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Influence of metal powders on current carrying capacity of CNT fibers

Filip Franciszek Powała

Abstract

Presented work was written to research the effect of hybridization of fibers made of carbon nanotubes films (CNT fibers) with powders of various metals on their current carrying capacity. For this purpose, experiments were carried out allowing the selection of the best hybridization method. Immersion and spray hybridization methods were chosen and used in further processes. Analytical and laboratory equipment was used in the processes including: analytical weighing balance, microscope, sonicator, airbrush, DC power supply, thermal imaging camera and multimeter. The paper investigates the effect of the used organic solvent on the immersion hybridization process. The result was estimated using measurements of electrical conductivity. Parameters of spray hybridization method were based on results obtained for immersion method. The chosen procedure was characterized by minimized changes caused by the solvent, and thus allowed the determination of the effect of various metal powders, the amount of hybridizing material and the hybridization method on the electrical conductivity and the specific electrical conductivity. The analysis of the current carrying capacity of the fibers along with the temperature measurements were used to measure the effect of the introduced dopants on the maximum current that can be passed through the hybridized fiber and its ability to emit heat. In order to perform the spray hybridization, a CNT sheet holder was designed and made using 3D printing technology, laser cutting and gluing technology. The work presents both technical drawing and photos of ready-made elements. Based on them, the effect of doping with CNT metal fibers on electrical parameters was determined. With this method it is possible to improve the conductivity of the fibers. The electric parameters change is not directly related to the electrical properties of metals. Regardless of the material used, the consequent decrease in specific conductivity was always obtained. In addition, a very large impact of the fiber diameter on the maximum current was found. The changes caused by this phenomenon did not allow to clearly determine the impact of hybridization on the current carrying capacity of nanotube fibers hybridized with metal powders.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Filip Franciszek Powała (FM) Filip Franciszek Powała,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Wpływ proszków metali na wytrzymałość prądową włókien CNT
Supervisor
Sandra Katarzyna Lepak-Kuc (FM/IMBE) Sandra Katarzyna Lepak-Kuc,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Agnieszka Łękawa-Raus (FM/IMBE) Agnieszka Łękawa-Raus,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)
Study subject / specialization
, Mechatronika
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
13-05-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Grzegorz Wróblewski (FM/IMBE) Grzegorz Wróblewski,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM) Agnieszka Łękawa-Raus (FM/IMBE) Agnieszka Łękawa-Raus,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
CNT, hybrydyzacja, wytrzymałość prądowa, metoda zanurzeniowa, metoda natryskowa
Keywords in English
CNT, hybridization, current carrying capacity, immersion method, spray method
Abstract in Polish
W niniejszej pracy przebadano wpływ hybrydyzacji włókien wykonanych z filmów z nanorurek węglowych (włókien CNT) za pomocą proszków różnych metali na ich wytrzymałość prądową. W tym celu przeprowadzono eksperymenty pozwalające na dobór procedury procesu hybrydyzacji. Wybrano i porównano dwie metody: zanurzeniową i nastryskową. W procesach wykorzystywano sprzęt analityczny i laboratoryjny z uwzględnieniem: wagi analitycznej, mikroskopu, sonikatora, aerografu, zasilacza DC, kamery termowizyjnej oraz multimetru. W pracy zbadano wpływ stosowanego rozpuszczalnika organicznego na skuteczność hybrydyzacji metodą zanurzeniową. Wynik szacowano przy pomocy pomiarów przewodności elektrycznej. Na podstawie otrzymanych wyników dla metody zanurzeniowej dobrano parametry w metodzie natryskowej, a następnie wykonano pomiary właściwiości elektrycznych włókien poddanych hybrydyzacji tą metodą. Wybrana finalnie procedura charakteryzowała się zminimalizowanymi zmianami właściwości elektrycznych wywołanymi używanym rozpuszczalnikiem, a zatem pozwoliła określić wpływ różnych, wykorzystanych proszków metali, ilości materiału hybrydyzującego oraz stosowanej metody hybrydyzacji na przewodność elektryczną właściwą oraz przewodność elektryczną właściwą znormalizowaną do jednostki gęstości włókna. Analiza wytrzymałości prądowej wraz z prowadzonymi pomiarami temperaturowymi włókien posłużyły do zmierzenia wpływu wprowadzanych domieszek na maksymalny prąd, który może przepłynąć przez włókno zhybrydyzowane oraz jego zdolności do emisji ciepła. W celu przeprowadzenia hybrydyzacji metodą natryskową zaprojektowano i wykonano uchwyt do arkuszy CNT wykorzystując technologię druku 3D, cięcie laserowe oraz klejenie. W pracy przedstawiono zarówno rysunek techniczny jak i zdjęcia gotowych elementów. Na ich podstawie określono wpływ domieszkowania metalami włókien CNT na parametry elektryczne. Dzięki tej metodzie możliwe jest poprawienie przewodności właściwej włókien. Zmiana parametru nie jest wprost związana z właściwościami elektrycznymi metali. Niezależnie od użytego materiału zawsze otrzymywano wynik obniżenia przewodności właściwej znormalizowanej do jednostki gęstości. Dodatkowo stwierdzono bardzo dużą zależność prądu maksymalnego od średnicy włókna. Zmiany wywołane tym zjawiskiem nie pozwoliły jednoznacznie określić wpływu hybrydyzacji na wytrzymałość prądową włókien nanorurkowych hybrydyzowanych proszkami metali.
File
  • File: 1
    278247_inz.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 33651

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT74cdba2276b74477a1a7fd701383d711/
URN
urn:pw-repo:WUT74cdba2276b74477a1a7fd701383d711

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page