Автоматизація регулювання технологічних параметрів виготовлення ВВКМ на основі контроля діелектричних характеристик

Abstract

У роботі розглянуто підходи до автоматизованого контролю технологічних параметрів під час виготовлення вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів (ВВКМ) з використанням вимірювання діелектричних характеристик у режимі реального часу. Досліджено вплив температури, частоти електромагнітного поля, пористості, швидкості термообробки на зміну комплексної діелектричної проникності композиту. Проаналізовано переваги та обмеження використання методу плоского конденсатора, що базується на вимірюванні ємності зразка, поміщеного між плоскими електродами. Зазначено, що для складних гетерогенних матеріалів, таких як ВВКМ, доцільним є застосування моделей ефективного середовища. Використано аналітичні підходи, основані на моделях Максвелла-Вагнера та Максвелла-Гарнета, що дозволяють враховувати мультифазну структуру, неоднорідності, наявність дефектів і міжфазну поляризацію. Показано, що дійсна та уявна складові комплексної діелектричної проникності є чутливими до мікроструктурних змін, і можуть бути застосовані як інформативні параметри для оцінки ступеня графітизації, рівномірності просочення, фазових переходів та вмісту залишкових летких компонентів. This article explores approaches to the automated control of technological parameters during the production of carbon–carbon composite materials (CCCM) through real-time monitoring of their dielectric properties. The influence of temperature, electromagnetic field fre-quency, porosity, and thermal processing rate on changes in the composite's complex dielectric permittivity has been investigated. The advantages and limitations of the parallel-plate capacitor method, which is based on measuring the capacitance of a sample placed between flat electrodes, are analyzed. It is noted that for complex heterogeneous materials such as CCCM, the use of effective medium models is appropriate. Analytical approaches based on the Maxwell-Wagner and Maxwell-Garnett models are employed. These models enable the consideration of multiphase structures, heterogenei-ties, defects, and interfacial polarization. It is demonstrated that both the real and imaginary components of the complex dielectric permittivity are sensitive to microstructural changes and can serve as informative parameters for assessing the degree of graphitization, uniformity of impregnation, phase transitions, and the content of residual volatile components.