IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Быстрое развитие техники, появление нового оборудования, улучшение и совершенствование производства приводят к тому, что легкая промышленность не стоит на месте. Поэтому научные сотрудники, конструкторы, инженеры, учитывая технический прогресс, то есть современные материалы, специальные технические средства, изобретают все более и более необходимые, эффективные технологии, которые помогают человечеству в разных ситуациях. Всем известны такие вещи, как электроодеяла, электроковрики. Все эти материалы создаются с помощью технологий, применяемых в космосе и позволяющих уверенно сказать, что нагревательные элементы обладают высокой безопасность и надежностью. Одним из таких предприятий является ОАО «Химволокно» в г. Серпухове. ОАО «Химволокно» выпускает электропроводящую ткань. Ткань обладает свойством проводить электрический ток. В качестве тепловыделительной нити используют электропроводящую нить Бикарболон 2М. Рассмотрим некоторые применения этого материала.

Во-первых, в районах Крайнего Севера самым полезным применением электропроводящей ткани является использование в качестве обогрева трубопроводов. В районах с суровыми климатическими условиями большинство трубопроводов при прокладке располагают над уровнем почв, поэтому в зимний период вероятно их замерзание. Во избежание замерзания и последующего выхода из эксплуатации трубопровода необходимо теплоизолировать или обогревать. Благодаря гибким свойствам электропроводящей ткани возможно применение даже в самых сложных по геометрической форме конструкциях. Малый вес ткани позволяет перемещать материал с места на место вместе с источником тока. Структура ткани позволяет использовать так отдельные поверхности нагрева, так и все полотно в целом, т. е. легко варьировать размерами подогреваемой поверхности, а также местами их расположения. Например, греющий кабель для водопроводов таким свойством обладать не может. На рисунке 1 представлен образец электропроводящей ткани, по которому будут производиться исследования. Для улучшения передачи электрического тока к электропроводящей нити Бикарболон 2М (рисунок 1, выделение овалом) применяются омедненные нити (рисунок 1, выделение прямоугольником). Свойства электропроводящей ткани будут рассмотрены ниже.

Рисунок 1. Образец электропроводящей ткани

Во-вторых, по многочисленным исследованиям, произведенным в лабораториях, этот материал соответствует стандартам надежности и электробезопасности. Доказательством их высоких эксплуатационных качеств ткани является ее использование в качестве электротермочехла для термостатирования ракетоносителя "Союз" во время его предстартовой подготовки.

В-третьих, ткань может быть использована в устройствах для обогрева автомобильных кресел, электронагревателей, которые применяются в изделиях бытового и промышленного назначения (например, электрических грелок, гибких нагревательных элементов в термочехлах, матрацах с электрообогревом). Экономичный расход энергии позволяет использовать элементы питания с небольшой емкостью (литий-ионные аккумуляторы).

В-четвертых, изучив физические свойства электропроводящей ткани, автор работы применил в бытовом использовании свойства материала - для пошива профессиональной одежды работникам при работе в районах с низкими температурами окружающей среды. Для специальной одежды (модель без рукавов – жилет, размер 42-44) необходимо использовать аккумуляторные батареи в количестве 13 штук (1,2 V, 2600 mAh), чтобы около 10 часов поддерживалась температура 29,8 ⁰С, что дает возможность использовать ткань в промышленности. Применение одежды, сшитой из электропроводящей ткани, сделало бы комфортными условия труда при работе в районах Крайнего Севера.

Рассмотрим физические свойства электропроводящей ткани. На рисунке 2 показано распределение температуры, сфотографированное с помощью тепловизора. Наблюдается нагрев поверхности электропроводящей ткани при подключении к источнику тока напряжением 15 В и силой тока 0,26 А. Площадь экспериментальной ткани 0,0387 м².

По полученным данным при проведении неоднократных опытов построим график, представленный на рисунке 3. По оси 0Х происходит изменение по времени эксперимента (минуты), по оси 0У происходит изменение температуры электропроводящей ткани (⁰С). Из графика видно, что температура резко увеличивается при протекании электрического тока, но, достигнув определенного значения, остается неизменной, не зависимо от подаваемого напряжения и тока.

Таким образом, главным преимуществом электропроводящей ткани является возможность изменения температуры нагреваемой поверхности в зависимости от заданных параметров(температурный режим).

Рисунок 2. Нагрев поверхности электропроводящей ткани при подключении

к источнику тока напряжением 15 В и силой тока 0,26 А

Рисунок 3. Изменение температуры электропроводящей ткани(⁰С)

от времени (минуты)

На рисунке 4 построен график по результатам исследований. По оси 0Х происходит изменение по напряжению (В), по оси 0У происходит изменение температуры электропроводящей ткани (⁰С). По графику видно, что зависимость температуры, до которой нагревается ткань, от напряжения, подаваемого на источник, является линейной.

Рисунок 4. Изменение температуры электропроводящей ткани (⁰С) от напряжения (В)

По многочисленным опытам ученых установлено, что магнитные поля оказывают заметное влияние на животных. Они являются наиболее опасными для здоровья млекопитающих и человека, в том числе. Поэтому необходимо уберечь людей и их питомцев от таких воздействий при использовании приборов, излучающих магнитные поля. Цель следующих исследований заключается в изучение влияния электропроводящей ткани на млекопитающих, так как они наиболее подвергнуты воздействию магнитных полей. Исследование заключается в изготовлении электрического коврика для более комфортного проживания чилийской белки. В районах Крайнего Севера летом прохладно без отопительных приборов в жилых помещениях. Поэтому животному, любящему тепло, необходим постоянный источник тепла. Таким источников в данной работе является электропроводящая ткань. Наиболее подходящая температура нагреваемой поверхности составляет 26,7 ⁰С, что соответствует источнику тока с напряжением 12 В и силой тока 0,21 А. При проведении неоднократных экспериментов млекопитающее использовало электрический коврик как нагревательный элемент, спокойно находясь на нем длительное время (около 2-3 часов). Поэтому можно с достоверностью сказать, что при использовании электропроводящей ткани вред окружающей среде, животным и человеку не наносится. Достоинствами электропроводящей ткани являются: принимает любую форму конструкций; экономична в использовании; удобна при транспортировании; легкий монтаж; экологически безопасна; установка необходимой температуры; нагрев по всей поверхности ткани; независимость от стационарного источника питания.

Код для цитирования: Скопировать