Электроды с целлюлозным покрытием марки: Электроды с целлюлозным покрытием: марки, характеристики, использование — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Электроды с целлюлозным покрытием: марки, характеристики, использование

Покрытие электродов предназначено для формирования качественного сварочного шва с нужными свойствами. Покрытие также выполняет защитную функцию — не позволяет сварочной ванне контактировать с атмосферными газами (азотом, водородом и кислородом).

Целлюлозное покрытие электродов

Электроды с данным типом покрытия предназначены для ручной дуговой сварки. В процессе сварки образуют хорошую газовую защиту для наплавляемого металла. Изготавливаются по такому же принципу, как электроды с другими видами покрытий: на металлический стержень наносится порошкообразная смесь.

Основной состав целлюлозного покрытия:

Органические соединения. Составляют большую часть смеси — до 50%. К ним относится целлюлоза, мука и крахмал. Роль этих соединений — обеспечение газовой защиты.
Может применяться незначительное количество рутилового концентрата.
Мрамор, карбонаты, а также алюмосиликаты и другие вещества используются для реализации шлаковой защиты при варке.

Также могут добавляться металлические порошки и ферросплавы — для легирования металла шва.

Характеристики

Наплавленный метал соответствует спокойной или полуспокойной стали.
По механическим свойствам сварных соединений целлюлозное покрытие соответствует электродам марки Э42-50 (по ГОСТу).
Слабоокислительная атмосфера сварочной дуги.

Преимущества покрытия

Широкие возможности использования. Сварка может проводиться в любом пространственном положении. Удобно сваривать конструкции в труднодоступных местах, так как электроды очень тонкие.
Обеспечивает высокую скорость работы

. Сварщик может работать со скоростью до 25 м/час за счёт лёгкости ведения шва.
Качественная проварка шва до самого корня.
Газовая защита сохраняет наплавляемый металл от поступления водорода или кислорода.
При варке выделяется немного шлака. Благодаря этому удобно выполнять сварку вертикальных швов, так как шлак не стекает вниз и не мешает работе. Шлак легко удаляется с поверхности остывшего шва.

Недостатки

Швы получаются с грубочешуйчатой поверхностью. Поэтому может понадобиться дополнительная шлифовка металла сваренной конструкции.

Понижается пластичность металла шва, так как при сгорании органических соединений выделяется большое количество водорода, которое также будет и в наплавленном металле. Может привести к образованию трещин.
При сварке наблюдается сильное разбрызгивание металла (до 15%).
Чувствительны к перегреву в процессе прокалки.

Применение

Электроды с целлюлозным покрытием применяются для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Небольшая толщина позволяет использовать их при работе с труднодоступными конструкциями. Часто используются для сварки магистральных трубопроводов.

Целлюлозное покрытие обеспечивает стабильное горение сварочной дуги как при переменном, так и постоянном токе. Но для более качественной проварки рекомендуется использовать ток прямой полярности. Так дуга будет проплавлять металл мощнее, исключится возможность образования подрезов и пор.

При использовании целлюлозных электродов следует учитывать также несколько нюансов:

нельзя сваривать конструкции из закаливающихся сталей, которые содержат много углерода и легирующих элементов;

подготавливая электроды к работе нужно прокаливать их строго при температуре, указанной производителем. Кроме этого, некоторые (например, Bohler) настоятельно не рекомендуют вообще осуществлять прокалку электродов. Поэтому необходимость подготовки прутков и нужные параметры для этого рекомендуется уточнять в каждом случае.

ВАЖНО! Нельзя перегревать электроды при прокалке, так как в них должен сохраняться уровень влажности от 1,5 до 5,0%.

Если электроды прокаливаются при температуре выше 170 °C, то они значительно пересушиваются. Вследствие этого наплавляемый металл будет больше насыщаться углеродом.

Оптимальная температура прокалки — 120-130 °C.

Сварочные электроды ESAB OK GPC (старое название OK 21.03) для резки, строжки и прошивки отверстий. Где применяются, назначение, для чего…

Далее » Все марки электродов

Электроды ВСЦ-4М предназначены для сварки корневого слоя шва и “горячего” прохода стыков трубопроводов из углеродистых и…

Далее » Все марки электродов

Использование электродов ВСЦ-4А гарантирует высокопроизводительную сварку корневого шва и “горячего” прохода стыков…

Далее » Все марки электродов

ВСЦ-4 применяются для сварки трубопроводов без колебаний электрода опиранием на кромки “сверху-вниз”. При этом данная марка…

Где купить электроды

Выбирайте производителей и продавцов сварочных электродов, перейдя по ссылке ниже на страницу нашего каталога фирм.

Выбрать компанию

Электроды с целлюлозным покрытием — плюсы, минусы и марки

Применение электродов с целлюлозным органическим покрытием сокращает выброс вредных веществ и значительно повышает производительность сварки. Подробности далее.

Применение электродов с целлюлозным покрытием значительно уменьшает вредные испарения по сравнению со стандартными. Обмазка состоит наполовину из целлюлозы с добавлением травяной муки, крахмала и других органических веществ. В качестве присадок добавляют тальк, силикаты, рутил. Ферромарганец используется в качестве раскислителя.

Рисунок 1 — Целлюлозные электроды

Целлюлозные электроды предназначены для сварки низкоуглеродистых сталей средней и высокой легированности. Применяют их для трубопроводов, работающих в условиях высоких температур. Сварочно-технологические свойства позволяют варить швы в любом пространственном положении, в том числе и по вертикали сверху вниз. Образование корневого валика исключает необходимость обработки с обратной стороны.

Для целлюлозных покрытий важна температура прокалки. Она не должна превышать 120 ⁰C, в противном случае органические вещества обмазки начнут разлагаться. Находясь длительное время на влажном воздухе, целлюлоза впитывает воду, что ухудшает качество сварки.

Преимущества и недостатки покрытия

При горении целлюлозные электроды выделяют большой объем газов, включая оксид углерода. Сварочная ванна надежно защищена от контакта с воздухом. Электрическая дуга имеет слабоокисленную атмосферу, в которой восстанавливается кремний. Чтобы он не попал в шов и не образовал раковины, кремний раскисляют марганцевой рудой, вводят ее в качестве добавок в обмазку.

Положительные свойства и характеристики целлюлозных покрытий:

сварка током переменным и постоянным;
дуга легко загорается;
высокая производительность, до 50 мм/мин;
отсутствие вредных испарений;
любое положение шва;
шлак легко отделяется;
не образуются непровары;
корневой шов чистый;
глубоко проплавляет свариваемый материал.

При сварке трубопроводов многослойным швом целлюлозные электроды применяются для наложения нижнего слоя для формирования корневого валика с обратной стороны.

Высоколегированные стали, особенно хромоникелевые с низким содержанием углерода, варят после прогрева места стыка до 200 ⁰C, чтобы избежать холодных трещин.

К недостаткам относятся:

сильное разбрызгивание, теряется до 15 % металла;
повышенное количество кислорода в металле шва;
образование подрезов;
шов образуется крупночешуйчатый;
при малой скорости сварки образуются прожоги и перегрев.

Сварка целлюлозными электродами отличается сильным треском, характеризующим разбрызгивание.

Рисунок 2 — Разбрызгивание при сварке с целлюлозным покрытием

Концентрация целлюлозы в обмазке высокая. Температура прокаливания не должна превышать 120 ⁰C, лучше использовать более низкую – 110 ⁰C. Влага плохо испаряется. Не допустить намокания обмазки можно только при правильном хранении электродов. Их складируют в сухом помещении с относительной влажностью воздуха менее 50 % и температурой выше +15 ⁰C. Не допускается резкий перепад температуры. После прокаливания электроды, имеющие целлюлозное покрытие, хранят в сушильных шкафах при 80 ⁰C. Для транспортировки используют термопеналы.

Марки электродов с целлюлозным покрытием

Электроды с целлюлозным покрытием, изготавливаемые по ГОСТ 9466-75, в маркировке имеют букву Ц (целлюлоза).

Широко применяются марки ЦЦ-1, ВСЦ-2, ВСЦ-60, ВСЦ-4А.

Для сварки трубопроводов из низкоуглеродистых среднелегированных сталей используют ЦЛ-17, ЦЛ-26М, ЦЛ-27А, ЦЛ-36.

Для сварки труб паронагревателей и котлов подходят ЦЛ-32, ЦЛ-41.

Просьба к сварщикам, работающим с электродами, имеющими целлюлозное покрытие, поделиться своим опытом в комментариях.

Сварочные электроды с рутил-целлюлозным покрытием

Сортировать: По умолчаниюПо имени (A — Я)По имени (Я — A)По цене (возрастанию)По цене (убыванию)По модели (A — Я)По модели (Я — A)

Показывать: 15255075100

Показано с 1 по 15 из 81 (всего 6 страниц)

На нашем сайте вы можете заказать электроды с рутил-целлюлозным покрытием. Они предназначаются для сварки всех марок малоуглеродистых сталей с различными степенями закисления. Сам сварочный процесс при этом может вестись как на переменном, так и на постоянном токе (при прямой полярности). Применяя такие электроды, можно производить сварку во всех положениях, включая потолочное и вертикальное сверху — вниз.

Главными плюсами электродов данного типа являются:

низкое количество выделяемых при работе вредных газов и соединений;
при ведении наплавки на поверхности шва образуется увеличенное количество шлака (к примеру, в сравнении с электродами, имеющими чисто целлюлозную обмазку). Это способствует меньшему окислению соединения и улучшает прочность и однородность структуры шва;
обмазка не содержит фторида кальция, понижающего стабильность горения дуги. Этот фактор не только облегчает сварочный процесс при постоянном токе, но и позволяет производить сварку при помощи трансформаторов;
электроды с указанным типом обмазки обеспечивают один из самых высоких коэффициентов наплавки металла.

Рутилово-целлюлозное (РЦ) покрытие сварочных электродов

Все марки электродов

Сварочный электрод ОК 46.00 является универсальным электродом. Это лучший рутиловый электрод общего назначения, который может…

Все марки электродов

Электроды МР-3 являются одной из наиболее популярной у мастеров марок. Данный расходный материал характеризуется высокой…

Все марки электродов

Производители выпускают широкий сортамент электродов для ручной дуговой сварки. Данный обзор посвящен электродам торговой марки Solaris….

Далее » Все марки электродов

Область применения Монолит РЦ – универсальный электрод, широко применяющийся как промышленности, так и в быту. Марка предназначена…

Далее » Все марки электродов

Описание Phoenix 6013 – универсальные электроды широкого применения. Область применения Данная марка электродов предназначена для…

Далее » Все марки электродов

Описание Электроды Пионер-46 предназначены для сварки конструкций из углеродистых сталей c содержанием углерода не более 0,25%. Область…

Далее » Все марки электродов

Электроды ЦТ-50 предназначены для сварки коррозионностойких кислотостойких сталей, когда к металлу шва предъявляются жесткие…

Далее » Все марки электродов

Электроды ЦТ-15К используются для сварки коррозионностойких высокопрочных сталей, работающих при температурах до 600°С. Кроме, этого,…

Далее » Все марки электродов

Электроды АНО-13 предназначены для сварки конструкций из углеродистых и низколегированных сталей. Данная марка электродов…

Далее » Все марки электродов

Электроды Стандарт РЦ применяются для сварки углеродистых сталей. Используются для работы с рядовыми и ответственными…

Где купить электроды

Электроды предназначены для сварки углеродистых сталей, содержащих до 0,25% углерода, и низколегированных сталей с временным сопротивлением разрыву до 590 МПа. Основными характеристиками электродов являются механические свойства металла шва и сварного соединения: временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, угол изгиба.

По виду покрытия электроды делятся на рутиловые, кислые, основные и целлюлозные.

Электроды с рутиловым покрытием

Основу покрытия рутиловых электродов, составляет природный рутиловый концентрат (TiO2), более 50%. Металл шва, выполненный электродами с рутиловым покрытием, соответствует спокойной или полуспокойной стали. Стойкость металла шва против образования трещин у рутиловых электродов выше, чем у электродов с кислым покрытием. По механическим свойствам металла шва и сварного соединения большинство марок рутиловых электродов относится к электродам типа Э42 и Э46. электроды мало чувствительны к образованию пор при изменении длины дуги, при сварке влажного и ржавого металла и по окисленной поверхности.

Рутиловые электроды обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими видами электродов, а именно газовые выделения при сварки менее вредны для сварщика, они обеспечивают стабильное и мощное горение дуги при сварке переменным током, малые потери металла на разбрызгивание, лёгким отделение шлаковой корки, и отличным формированием шва.

Мр-3 (Э-46) ГОСТ 9467-75 ГОСТ 9466-75 ТУ 1272-29900187211-2001 ТУ 36.23.25-007-90

Электроды с кислым покрытием

Основу этого вида покрытия составляют оксиды железа, марганца и кремния. Металл шва, выполненный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к образованию горячих трещин. По механическим свойствам металла шва и сварного соединения электроды относятся к типам Э38 и Э42.

Электроды с кислым покрытием не склонны к образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а также при удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током.

К электродам рассматриваемой группы также относятся электроды с Ильменитовым покрытием, занимающие промежуточное положение между электродами с Кислым покрытием и Рутиловыми электродами. В состав покрытия этих электродов в качестве основного компонента входит Ильменитовый концентрат (природное соединение диоксидов титана и железа — FeTiO2) (Мр-3М ТУ 1272-303-00187211-2002).

Электроды с основным покрытием

Основу этого вида покрытия составляют карбонаты и фтористые соединения. Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, по химическому составу, соответствует спокойной стали. Благодаря низкому содержанию газов, неметаллических включений и вредных примесей металла шва, выполненный этими электродами, отличается высокими показателями пластичности и ударной вязкости при нормальной и пониженной температурах, а также обладает повышенной стойкостью против образования горячих трещин. По механическим свойствам металла шва и сварных соединений электроды с основным покрытием относятся к электродам типа Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60.

Вместе с тем по технологическим характеристикам электроды с основным покрытием уступают другим видам электродов. Они весьма чувствительны к образованию пор при наличии окалины, ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при увлажнении покрытия и удлинении дуги. Перед сваркой электроды в обязательном порядке необходимо прокаливать при высоких температурах (250-4200С).

УОНИ – 13/45 ГОСТ 9466-75 (Э-42А) ТУ 1272-175-00187211-97

УОНИ – 13/55 ГОСТ 9466-75 (Э-50А) ТУ 1272-174-00187211-97

Электроды с целлюлозным покрытием

Покрытие этого вида содержит большое количество (до 50%) органических составляющих, как правило, целлюлозы. Металл, наплавленный такими электродами, по химическому составу соответствует полуспокойной и спокойной стали. В то же время он содержит повышенное количество водорода. По механическим свойствам шва и сварных соединений данные электроды соответствуют типам Э42, Э46, Э50. Для целлюлозных электродов характерна возможность сварки вертикальных швов, способом сверху вниз.

Таблица 1. Классификация покрытия электродов

Описание	По виду покрытия	Обозначение
Кислые	Сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху-вниз, постоянным и переменным током. Не рекомендуется для сталей с повышенным содержанием серы и углерода. Недостаток: возможны трещины в швах, сильное разбрызгивание	А
Рутиловые	Сварка во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху-вниз, постоянным и переменным током.	Р
Основные	Сварка постоянным током обратной полярности во всех пространственных положениях, кроме вертикального сверху-вниз, металла большой толщины	Б
Целлюлозные	Сварка во всех пространственных положениях постоянным и переменным током. Целесообразны на монтаже. Не допускают перегрева. Большие потери на разбрызгивание	Ц
Смешанного типа	Сварка конструкций и трубопроводов во всех положениях шва, кроме потолочного, при низком расходе на 1кг наплавленного металла	РЦЖ *
Смешанного типа	* С железным порошком	РЦЖ *

Таблица 2

Тип	Назначение	Обозначение
9 типов Э38, Э42, Э42А, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э55, Э60	Сварка углеродистых и низколегированных сталей конструкционных с временным сопротивлением разрыву до 600 Мпа	У
5 типов Э70, Э85, Э100, Э125, Э150	Сварка легированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву свыше 600 Мпа	Л
9 типов Э09М, Э09МХ и др.	Сварка легированных теплоустойчивых сталей	Т
49 типовЭ12Х13, Э06Х13М, Э10Х17Т и др.	Сварка высоколегированных сталей с особыми свойствами	В
44 типаЭ10Г2, Э11Г3, Э16Г2ХМ и др.	Наплавка поверхностных слоев с особыми свойствами	Н

По толщине покрытия электродов

Таблица 3

С тонким покрытием D/d	М
Со средним покрытием 1,2	С
С толстым покрытием 1,45	Д
С особо толстым покрытием D/d > 1,8	Г

По допустимым пространственным положениям шва

Таблица 4

Для сварки во всех положениях	1
Для сварки во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз	2
То же, кроме вертикального сверху вниз и потолочного	3
Для швов нижнего и нижнего в «лодочку»	4

По роду и полярности сварочного тока

Таблица 5

Переменный ток (Uxx, B)	Постоянный ток (полярность)	Обозначение
Не применяется	Обратная	0
50 ± 5	Любая	1
	Прямая	2
	Обратная	3
70 ± 10	Любая	4
	Прямая	5
	Обратная	6
90 ± 5	Любая	7
	Прямая	8
	Обратная	9

Таблица 6.Сталь углеродистая обыкновенного качества ГОСТ 380-71

Группа	Марка стали
А	Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6
Б	БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5
В	ВСт0, ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5

Таблица 7

Группа свариваемости	Марки стали		Условия сварки
Группа свариваемости	Углеродистые	Легированные	Условия сварки
I Хорошая	Ст1; Ст2; Ст3; Ст4; Стали 08; 10; 15; 20; 25	15Г; 20Г; 15Х; 15ХА; 20Х; 15ХМ; 20ХГСА; 10ХСНД; 10ХГСНД; 15ХСНД	Без ограничений, в широком диапазоне режимов сварки независимо от толщины металла, жесткости конструкций, температуры окружающей среды
II Удовлетворительная	Ст5; Стали 30; 35	12ХР2; 12ХН3А; 20ХН3А; 20ХН; 20ХГСА; 30Х; 30ХМ; 25ХГСА	Сварка только при температуре окружающей среды не ниже –5 0С, толщине металла менее 20 мм при отсутствии ветра
III Ограниченная	Ст6; Стали 40; 45	35Г; 40Г; 45Г; 40Г2; 35Х; 40Х; 45Х; 40ХМФА; 40ХН; 30ХГС; 30ХГСА; 35ХМ; 20Х2Н4МА	Сварка с предварительным или сопутствующим подогревом до 250 0С в жестком диапазоне режимов сварки
IV Плохая	Стали 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85	50Г; 50Г2; 50Х; 50ХН; 45ХН3МФА; ХГС; 6ХС; 7ХЗ	Сварка с предварительным и сопутствующим подогревом, термообработкой после сварки

Пример условного обозначения электрода

Таблица 8. Вид упаковки и ее масса

Марка электрода	Вес одной упаковки	Упаковка
Мр-3 Ø 3мм Мр-3М Ø 3мм	5 кг	Картонная коробка * повышенного качества, дополнительная упаковка целлофаном
Мр-3 Ø 4мм Мр-3М Ø 5мм	5 кг	Картонная коробка * повышенного качества, дополнительная упаковка целлофаном
УОНИ 13/45 Ø 3мм УОНИ 13/55 Ø 3мм	5 кг	Картонная коробка * повышенного качества, дополнительная упаковка целлофаном
УОНИ 13/45 Ø 4мм и 5 мм УОНИ 13/55 Ø 4мм и 5 мм	5 кг	Картонная коробка * повышенного качества, дополнительная упаковка целлофаном
ОЗС-12 Ø 3, 4 и 5 мм	5 кг	Картонная коробка
Мр-3С Ø 3, 4 и 5 мм	5 кг	Картонная коробка

Основные виды покрытий сварочных электродов

Покрытие сварочных электродов – гомогенизированная масса смешанных химических соединений, нанесенных на специальный металлический стержень. Главная задача таких веществ состоит в обеспечении требуемых свойств сварного шва и способствовать правильному, бесперебойному горению дуги при сварке. В зависимости от конечных целей производятся те или иные разновидности электродов с определенными свойствами. Их разнообразие, ассортимент постоянно обновляются на рынке. Разберемся детально в наиболее важных разновидностях.

Целлюлозные электроды

Такие покрытия изготовляются из целлюлозы (до 50%), которая состоит из органических материалов, где в основном используется древесная мука. В состав также могут входить ферросплавы, смолы органического происхождения, тальк. Целлюлозные электроды тонкие, образуют малое количество легкоудаляемого шлака и являются наиболее подходящими для позиционной сварки (при работе с вертикальными швами шлак не сползает вниз). Хорошие результаты получают при односторонней сварке в любом положении, при сваривании корня шва на трубопроводах. В таком случае обратный валик шва ровный и относительно аккуратный. При нагревании электроды диссоциируют на водород и диоксид углерода, которые, в свою очередь, служат в качестве защитных газов. Обычно используется источник постоянного тока. С помощью стабилизаторов для целлюлозных электродов может использоваться переменный ток. По ГОСТу соответствуют таким типам электродов: Э 42, Э 46 и Э 50.

Недостатки

Наплавленный метал содержит относительно повышенное количество водорода, понижающее пластичность сварного шва, в связи с чем вероятны холодные трещины. Характерны брызги.

Электроды с рутиловым покрытием

Как известно, рутил – титановый минерал. Для этой разновидности электродов в покрытии используют концентрат диоксида титана (TiO2), наносимый на стальные стержни. Он дает кислый шлак, обеспечивает газовую защиту из водорода, окислов азота и углерода. Эти электроды используются для низкоуглеродистых сталей в любых пространственных положениях. В классификации ГОСТа по механических свойствам сопоставимы с типом Э 42 и Э 46. Добавление небольшого количества целлюлозы в рутиловые электроды, обеспечивает дополнительный запас для газовой защиты. Иногда незначительное добавление целлюлозы в рутил дает дальнейшее повышение производительности, такая комбинация называется рутил-целлюлозное покрытие (RC). Кроме того, могут быть комбинации с основными и кислыми покрытиями (RB и RA соответственно).

Особенности. По сравнению с электродами на кислой основе, рутиловые «собратья» при сварке производят металл более стойкий к трещинам, они дают меньше брызг и стабильное, сильное горение сварочной дуги при переменном токе. Относительно не восприимчивы к ржавчине, окислениям, влаге. Рутиловые электроды дают просто отделяемый шлак, отлично показывают себя при сваривании вертикальных швов. Пористость возможна в редких случаях при нарушении технологии сварки, например, если для тонкого металла применяются слишком толстые электроды или есть зазоры в тавровых соединениях. Замечательно показывают себя на участках с короткими швами, где необходимы частые перерывы и повторные поджигания дуги.

Слабые стороны

Рутиловые электроды, попавшие под влияние влаги, можно использовать лишь через сутки (потребуется предварительное прокаливание около часа при температуре выше двухсот градусов по Цельсию). Нежелательно их эксплуатация для сваривания конструкций, подвергающихся высоким температурам и ползучести.

Электроды с кислым покрытием

Указанный тип покрытия электродов содержит оксиды металлов, включая оксид железа, силикаты и оксида марганца, которые производят кислый шлак. Соотносятся по ГОСТу с типами э 38 и Э 42. Могут использоваться постоянный и переменный ток. В связи с высоким содержанием кислорода, кислые электроды повышают температуру, делая металл сильно текучим. С одной стороны, перечисленные особенности способствуют быстрой сварке, а с другой могут привести к появлению пор и низкой прочности сварного шва, и подрезам. Для нивелирования этого добавляются некоторые раскислители, улучшающие механические свойства и способность шлака легко удаляться.

Недостатки

Удлиненная дуга, наличие ржавчины, окислов существенно повышают вероятность горячих трещин и пор в сварочном шве. Кислые электроды повышают содержание водорода в сварочной ванне. Они токсичны, обладают повышенным брызгообразованием.

Основные электроды или низководородные электроды

Базовый электрод разновидности содержит карбонат кальция, карбонат магния, фторид кальция и другие минералы (такие как плавиковый шпат). Эти электроды должны храниться в сухом состоянии и правильно подогреваться перед использованием. Газовая защита включает в себя углекислый газ с низким содержанием водорода и кислорода. Контроль водорода обеспечивает защиту от воздействия атмосферы, делает электроды пригодными для высоко- и низколегированных сталей, для сталей с низким содержанием углерода. При сварке под воздействием высоких температур дуги происходит диссоциация карбонатов, которая в конечном итоге способствует повышенной основности шлаков, появлению защитной среды газов практически без выделения водорода. Дополнительно водородную составляющую связывает фтористый кальций. Из-за таких особенностей разновидность получила свое второе название – фтористо-кальциевые электроды. Они незаменимы для сооружений с жесткой основой, для закалывающихся сталей, предрасположенных для появления холодных трещин, а также образуют швы не склонные к быстрому старению. Низководородные электроды в ручной дуговой сварке используют вне зависимости от пространственного положения. Швы могут быть значительной толщины.
Тип в соответствии с ГОСТ 9467-75 по механике наплавлений: сопоставляется с Э42А — Э50А.

Слабые стороны

Возможно возникновение пор в случае если свариваемый металл будет иметь ржавчину, окисления. Дуга при горении менее стабильна чем у других видов электродов. Применяется преимущественно с постоянным током. Для переменного потребуется поташ или специальный калий-натриевые соединения сочетании с прогревом электродов (до 400 °C).

Электроды с примесью железного порошка

Железный порошок добавляют во все типы покрытий для повышения эффективности электродов. Дополнительный порошок железа увеличивает скорость осаждения. Это уменьшает напряжение, позволяет целлюлозным электродам справиться с переменным током. Кроме того, добавка контролирует вязкость шлака. Свойство весьма полезное в позиционной сварке.

Выводы

Подведем краткие итоги в табличном виде.

Покрытие сварочных электродов отличается своими параметрами, свойствами, сферой применения. Мы рассмотрели основные виды покрытий, обозначили главные преимущества, недостатки. Надеемся, что материал будет максимально полезным для вас, наши уважаемые читатели.

Классификация электродов по типу покрытия

Разобраться во всем многообразии сварочных материалов — дело непростое: какой из них выбрать, на что обратить особое внимание? Техническая литература дает стандартизированные обозначения. Чтобы сравнить электроды и выбрать нужный, рассмотрите их типы.

Сразу оговоримся, что непокрытые металлические электроды применялись на ранних этапах развития сварочных технологий. Позже они преобразовались в непрерывную металлическую проволоку, сварку ею проводят в среде защитных газов.

Для сварки сталей и их сплавов наибольшее распространение получили металлические плавящиеся электроды с покрытием, которое наносится методом окунания или обмазки и представляет собой соединение компонентов, обеспечивающее те или иные свойства сварному шву. По типу покрытия они классифицируются ГОСТ 9466‐75.

Виды покрытия электродов

Обозначение электродов согласно государственным стандартам определяют их основные характеристики. По особенностям сварки и видам покрытия можно разделить:

Вид покрытия	Характеристика	ГОСТ 9466‐75/ISO (международное обозначение)	Марки электрода (пример)	Примечание
Основные	Шов качественный; дуга короткая; ток сварки — постоянный, обратной полярности; защита сварочной ванны хорошая.	Б/B	УОНИ 13/45 УОНИ 13/55 СМ‐11	Используют для сварки сосудов/трубопроводов, работающих под избыточным давлением (контроль Ростехнадзора)
Рутиловые	Горение дуги устойчивое; ток постоянный/переменный; шов качественный; удовлетворительная защита сварочной ванны.	Р/R	МР‐3 ОЗС‐12 ОЗС‐4	Конструкции, находящиеся под ведомством Ростехнадзора
Кислые	Дуга неустойчивая; высокая токсичность процесса; склонность к порообразованию; разбрызгивание металла; ток постоянный/переменный.	А/А	ЦМ‐7 СМ‐5 ОММ‐5	Стали с малым содержанием углерода, небольших толщин
Целлюлозные	Ток постоянный/переменный во всех пространственных положениях шва; сварка без перегрева; Разбрызгивание (большие потери).	Ц/С	ЦЦ‐1 ВСЦ‐4А ОМА‐2	Рекомендуются для монтажной сварки

Отношение диаметра электрода к диаметру его стержня определяет толщину покрытия. Различают изделия с тонким (М), средним (С), толстым (Д), особо толстым (Г) покрытиями. Лучшее качество шва дают три последние группы.

Диаметр электродов варьируется от 1,6 до 12 мм. Причем, 6 – 12 мм используются для наплавки, менее 6 мм — для сварки.

Рассмотрим подробнее типы покрытий.

Основное покрытие

Покрытие основного вида имеет шлаковую основу, с содержанием карбонатов Ca и Mg, плавикового шпата. Такой состав покрытия обеспечивает малое присутствие водорода в сварочном шве. Это — незаменимое качество для сварки высокоуглеродистых сталей, подвергающихся улучшению и закалке. В иных случаях водород, выделяющийся при сварочном процессе, проникает в околошовное пространство и может быть причиной трещин.

Электроды имеют сердцевину из проволоки с низким содержанием углерода Св‐08 (или Св‐08А). По своим физическим свойствам этот сварочный материал соответствует типу Э42А – Э50А (классификация, определяющая характеристики шва: 42 – 50 кгс/мм² — min временное сопротивление разрыву). Сварка может вестись при любом расположении шва.

Применяется для высокоуглеродистых, а также легированных сталей. Удовлетворительно показывает себя при значительной величине шва. Если на поверхности металла есть окалина, ржавчина, увлажнение, то велика вероятность образования пор в месте сварки. Устойчивость дуги меньше, чем при всех остальных типах покрытия (ток постоянный, обратной полярности).

Перед сваркой рекомендуется прокалка электродов (t=345 – 405°С).

Рутиловое покрытие

Основа этих сварочных материалов — проволока Св‐08, покрытие рутиловых электродов содержит, в основном, окись титана. Оно дает высокую стабильность дуги, применяется для вертикальных и потолочных швов.

Зафиксирован факт проведения качественной сварки по грунтованным поверхностям толщиной до 25 мкм. При сварочном процессе рутиловыми электродами токсичность невысока, не бывает большого разбрызгивания металла.

Соединения, сваренные ими, имеют повышенную прочностную усталость. Электроды соответствуют марке Э42 – Э46. Рутиловые электроды стойки к образованию трещин и пор в металле шва, однако, не приспособлены к исполнению тавровых швов при повышенных значениях зазора. Ими не рекомендуется варить тонкий металл и завышать значения сварочного тока.

Если электроды отсырели, их просушку необходимо выполнить при t=200°C, сварочный процесс можно проводить только на следующие сутки.

Кислое покрытие

Основа — проволока с низким содержанием углерода Св‐08. Химические элементы, включенные в покрытие — марганцевая руда, кремнезем, окислы железа.

К достоинствам можно отнести отсутствие пор при осуществлении процесса сварки по ржавчине и окалине, дуга стабильна, легкое зажигание при 60 – 70 В на трансформаторе, значительная производительность при любом положении шва в пространстве.

Недостатки: разбрызгивание металла, токсичность, склонность к возникновению пор и трещин. Кислое покрытие электродов применимо только для сварки низкоуглеродистых нелегированных сталей и соответствует маркам Э38 – Э42.

Целлюлозное покрытие

Основа таких покрытий — органические вещества, которые, сгорая, выделяют защитные газы для сварочной ванны. Такие электроды не способствуют образованию пор, дают стабильную дугу, позволяют производить сварку при любом положении шва.

К недостаткам относятся: повышенное содержание водорода в зоне сварного шва, способствующее возникновению горячих и холодных трещин в свариваемом металле; значительное разбрызгивание.

Область применения этого сварочного материала — монтаж магистральных трубопроводов. Провар корневого шва. Марки электродов регламентируются внутризаводскими стандартами или техническими условиями.

Сравнение использования рутиловых и целлюлозных электродов

На рынке доступно множество типов ручных электродов для сварки металлической дугой (MMA). В зависимости от основной составляющей флюса они делятся на три категории: целлюлозные, рутиловые и основные. Все электроды состоят из сердечника (обычно диаметром 2,5–6 мм), покрытого флюсом. Сердечник проволоки обычно изготавливается из низкокачественной стали с ободком, а флюсы содержат множество элементов, позволяющих улучшить микроструктуру сварного шва.

Состав флюса влияет на поведение электродов. Основные составляющие различных типов электродов и защитный газ, создаваемый для каждого из них, описаны в таблице 1 (Bowniszewski, 1979).

Таблица 1 Основная составляющая трех возможных типов электродов и защитный газ, создаваемый при их сгорании

Тип электрода	Главный компонент	Создаваемый защитный газ
Рутил	Титания (TiO2)	В основном CO2
Базовый	Соединения кальция	В основном CO2
целлюлозная	Целлюлоза	Водород + CO2

Основные характеристики электродов для ММА подробно описаны (Bosward, 1980).Следующие параграфы представляют собой обзор интересующих характеристик электродов общего назначения (рутиловых и целлюлозных).

Электрод рутиловый

Разница между электродами E6012 и E6013 заключается в том, что покрытие E6012 содержит натрий, а покрытие E6013 — калий. Оба они могут работать от постоянного тока (DC +), но только последний подходит для работы от переменного тока (AC). Рекомендуется работать с постоянным током, чтобы уравновесить неустойчивость руки сварщика.

Благодаря высокому содержанию диоксида титана (также называемого диоксидом титана) рутиловый электрод дает гладкую поверхность валика, легко удаляет шлак и гладкую дугу. Во время горения флюсовое покрытие в основном образует диоксид углерода.

Этот флюс также содержит целлюлозу. Несмотря на то, что содержание целлюлозы намного ниже, чем в целлюлозном электроде (до 10% по Бонишевски), ее присутствие вместе с влагой означает, что эти электроды выделяют относительно высокий уровень водорода: до 25 мл / 100 г металла сварного шва (Веб-сайт TWI).Это ограничивает их использование низкоуглеродистыми сталями толщиной менее 25 мм и тонкосортными низколегированными сталями типа C / Mo и 1Cr1 / 2Mo (веб-сайт TWI).

Рутиловые электроды можно использовать для сварки во всех положениях, кроме вертикального нижнего положения. Осаждение можно улучшить, добавив железный порошок, что приведет к осаждению большего количества металла при том же токе. Однако электроды с добавлением железного порошка можно использовать только в плоском положении.

Рутиловые электроды имеют среднюю глубину проплавления, тихую дугу и создают небольшое количество брызг (Bosward, 1980).Они образуют большое количество саморастворяющегося шлака, который после сварки требует минимальной очистки.

Это, вероятно, наиболее широко используемые электроды общего назначения (веб-сайт TWI). Однако эти электроды не следует использовать на конструкциях, где требуется высокая прочность (Bosward, 1980). В таблице 2 приведены их механические свойства.

Таблица 2 Типичные механические свойства, полученные с E6012 и E6013 AWS A5.1 / A5.1M, 2012

Требование к ударной вязкости (AWS после сварки)	Температура испытания	Требование предела текучести (МПа)	Типичное требование к растяжению (МПа)
E6012
Не указано	0 ° С	330	430
E6013
Не указано	0 ° С	330	430

Электрод целлюлозный

Подобно рутиловым электродам, целлюлозные электроды E6010 и E6011 отличаются электрическими параметрами, используемыми во время сварки, и типом покрытия.Покрытие E6010 содержит натрий; E6011 содержит калий. Оба они могут работать от постоянного тока (DC +), но только последний подходит для работы от переменного тока (AC). Процесс MMA можно использовать в DCEN, DCEP или AC, но снова рекомендуется постоянный ток, чтобы уравновесить неустойчивость руки сварщика.

Газовая защита, создаваемая сжиганием целлюлозы, содержит водород, монооксид углерода и диоксид углерода. В сварном шве можно найти от 30 до 45 мл водорода на 100 г (веб-сайт TWI).Это имеет два последствия: хорошая защита сварочной ванны и высокий уровень диффузионного водорода в металле шва и зоне термического влияния (HAZ). Высокий процент водорода является причиной высокой скорости осаждения и более глубокого проникновения из-за образования пробивной дуги (Clyne, 1984), для которой этот тип электродов хорошо известен.

Еще одним следствием содержания водорода в газовой защите является потребность в более высоком напряжении (около 70 В).
Однако основным недостатком этого электрода является высокое содержание водорода в защитном газе.Это вызывает высокий уровень диффузионного водорода в сварном шве, который является одним из параметров, влияющих на водородное растрескивание (также называемое холодным растрескиванием), если не соблюдаются надлежащие методы и не принимаются профилактические меры.

Высокий уровень водорода означает, что любая сталь, сваренная этими электродами, должна иметь очень высокую стойкость к образованию водородных холодных трещин (веб-сайт TWI). Эти электроды в основном используются для обработки низкоуглеродистой нелегированной стали. Их следует использовать только с учетом состава стали, ограничений и необходимости предварительного нагрева.

Еще одно преимущество целлюлозных электродов — их способность сваривать в положении трубопровода печи (или вертикально вниз). Электроды E6010 иногда называют «электродами для печной трубы». Это положение может улучшить сварной шов и помогает повысить эффективность и производительность благодаря быстрому охлаждению шлака.

Этот метод сварки должен выполняться опытным сварщиком, который может быстро наложить сварные швы, чтобы поддерживать условия горячей сварки и обеспечить выход водорода.При работе с толстостенными трубами сварщик может столкнуться с трудностями при управлении сварочной ванной из-за ее увеличения в размере и риска выхода за пределы дуги и затопления стыка (Spiller, 1991). Следует отметить, что для любого типа целлюлозного электрода требуется высококвалифицированный сварщик, поэтому сварка печных труб не должна производиться без осторожности и подтверждения компетентности сварщика.

Количество образовавшихся брызг ограничит использование очень сильного тока (Bosward, 1980). Большое количество дыма вырабатывается также целлюлозными электродами (Welding and Cutting, 2013), но количество шлака, которое необходимо удалить после каждого сварного шва, невелико (веб-сайт TWI).

Механические свойства целлюлозных электродов представлены в таблице 3. Значения ударной вязкости доступны до -30 ° C в состоянии после сварки.

Таблица 3 Типичные механические свойства, полученные с E6010 и E6011, AWS A5.1 / A5.1M, 2012

Требуемая прочность на удар (AWS в состоянии сварки)	Температура испытаний	Типичный предел текучести (МПа)	Типичный предел прочности на разрыв (МПа)
E6010
27J	-30 ° С	330	430
E6011
27J	-30 ° С	330	430

Его характеристики глубокого проплавления, высокой скорости наплавки и возможности использования в вертикальном нижнем положении означают, что в основном эти электроды используются для прокладки трубопроводов по пересеченной местности, хотя они используются в более ограниченной степени для сварки резервуаров для хранения. (Веб-сайт TWI).

В более промышленных условиях использование этого типа электродов обычно ограничивается корневым проходом процедуры сварки. После корневого прохода в течение следующих десяти минут следует нанести горячий проход, чтобы ограничить охлаждение сварочного прохода и позволить водороду уйти. Это ограничение должно быть указано в спецификации процедуры сварки.

Опять же, эти электроды требуют квалифицированного сварщика. Это особенно актуально при работе с трубой с внешним диаметром менее восьми дюймов, поскольку положение сварки вертикально вниз может быть затруднено.

Заключение сравнения

В соответствии с европейским стандартом (EN 1011-2: 2004) необходимая температура и продолжительность предварительного нагрева могут быть определены в зависимости от углеродного эквивалента стали и количества диффундирующего водорода, создаваемого электродом. Это определяет, где электроды классифицируются по пятибалльной шкале, от A до E.

Категория A соответствует электродам, создающим количество диффундирующего водорода более 15 мл / 100 г наплавленного металла.Категория E относится к электродам, создающим количество диффундирующего водорода менее 3 мл / 100 г наплавленного металла. Оба типа электродов относятся к категории А для определения предварительного нагрева.

Согласно Бонишевски (1979), несмотря на приемлемое качество и прочность сварного шва, полученного с помощью целлюлозных электродов (100 Дж Шарпи-V, полученного при -10 ° C), из-за требуемой высокой температуры предварительного нагрева их обычно избегают для высокотехнологичного производства такие как морские сооружения или сосуды под давлением

Электроды из целлюлозы сложнее использовать и, следовательно, требуют квалифицированного сварщика.Их большим преимуществом является повышенная скорость, которую они обеспечивают при сварке печных труб или сварке вертикально вниз, но не в качестве сварки. Они подходят в случаях, когда необходимо сваривать большое количество труб или требуется много вертикальной сварки вниз, а не для разовых работ. Скорость движения может достигать 300 мм / мин.

В любом случае использование целлюлозных электродов обычно ограничивается корневым запуском многопроходной процедуры. Использование горячего прохода жизненно важно в случае целлюлозных электродов.

В следующей таблице приведены результаты сравнения и предыдущие выводы.

Таблица 4 Сравнение характеристик электродов

Характеристика	Рутиловый электрод	Целлюлозный электрод
Ток (A)	Нижний	Высшее
Напряжение (В)	Нижний	Высшее
Проникновение	Нижний	Высшее
Количество брызг	Нижний	Высшее
Удаление шлака	Самостоятельная разблокировка	Требуется чистка
Очистка	Очень мало требуется	Всегда нужен
Позиция	Все, кроме вертикального вниз	Все, включая трубу печи / вертикально вниз
Простота использования	Легко	Требуется квалифицированный сварщик
Образование дыма	Меньшее количество дыма	Больше дыма
Риск водородного растрескивания	Низкий риск при правильном предварительном нагреве	Высокий риск
Одно- или многопроходная сварка	Одно- и многопроходные	Многопроходный
Меры предосторожности при предварительном нагреве	Требуется предварительный нагрев в соответствии с BS EN ISO 1011-2: 2004	Требуется предварительный нагрев в соответствии с BS EN ISO 1011-2: 2004
Термическая обработка после сварки	Обжиг водорода может быть использован для удаления диффундирующего водорода

Дополнительные рекомендации и передовой опыт использования целлюлозных электродов

Прежде всего, только сварщикам, имеющим недавнюю квалификацию, относящуюся к использованию целлюлозных электродов, должно быть разрешено выполнять с ними любые сварочные работы.

Предварительный нагрев, идентичный тому, который требуется для рутиловых электродов, следует применять перед сваркой, чтобы снизить скорость охлаждения сварного шва и обеспечить выделение водорода.

Использование целлюлозных электродов должно быть ограничено корневым проходом и всегда должно сопровождаться горячим проходом с другим электродом, чтобы обеспечить удаление большей части диффузионного водорода и улучшение макроструктуры сварного шва. Кроме того, следует избегать однопроходных угловых сварных швов, так как это может повысить чувствительность к водородному растрескиванию. Это связано с тем, что твердость HAZ и количество диффундирующего водорода, вероятно, будут выше без последующего повторного нагрева из последовательных проходов.

Электроды из целлюлозы не следует сушить, поскольку они используют водород из атмосферы для защиты сварочной ванны. Их следует использовать прямо из упаковки производителя. Если электрод влажный, его можно сушить в духовке при 120 ° C. Если электроды намокнут, их нужно выбросить. Руководство по расходуемому хранилищу можно найти в AWS A5.1 / A5.1M.

Биоэлектронные устройства на основе целлюлозы | IntechOpen

4.1. Матрицы на основе целлюлозы для биологической иммобилизации

И целлюлоза, и производные целлюлозы, такие как нитрат целлюлозы, ацетат целлюлозы и карбоксиметилцеллюлоза, демонстрируют превосходную биосовместимость, что делает их подходящими для иммобилизации биологических соединений [33, 34]. Как известно, идеальный носитель для ферментов должен быть инертным, стабильным и механически устойчивым, что делает использование целлюлозных матриц идеальным для адсорбции и иммобилизации ковалентных связей.

Модификация целлюлозы дендритной структурой — это новый и интересный путь к синтезу функциональных и нетрадиционных носителей на основе целлюлозы для иммобилизации ферментов. Более того, введение реакционноспособных групп в структуру целлюлозы может позволить ковалентное необратимое присоединение биомолекул. Мария Монтанез [35] и ее команда предложили гибридизацию поверхности целлюлозы с разветвленными дендритными образованиями, которая улучшает чувствительность к биомолекулам.Описанная методология предоставляет новый набор инструментов для разработки сложных биосенсоров с такими преимуществами, как низкий предел обнаружения, универсальность и подавление неспецифических взаимодействий, обеспечивая очень сложные целлюлозные поверхности с беспрецедентной настраиваемостью. Дендримеры — это синтетические макромолекулы с сильно разветвленной структурой и глобулярной формой. Они обладают уникальными свойствами, такими как высокая плотность активных групп, хорошая структурная однородность, внутренняя пористость и хорошая биосовместимость [36].Когда речь идет о биосенсорных приложениях, хорошо определенные дендритные структуры создают поверхности с повышенной воспроизводимостью и высоким сродством к биомолекулярной иммобилизации. Это происходит из-за исключительного контроля над архитектурой в сочетании с возможностью конструирования большого количества доступных активных сайтов на периферии дендритных скелетов.

Еще одним подходом является модификация структур на основе целлюлозы ионными жидкостями (ИЖ). Ионные жидкости часто используются в приготовлении функциональных материалов путем их ковалентного прикрепления к поверхности носителя, образуя стабильный композит.Moccelini [37] сообщил о разработке нового полимерного носителя на основе ацетата целлюлозы и ИЖ на основе 1-н-бутил-3-метилимидазолия бис (трифторметилсульфонил) имида, BMI.N (Tf) ₂ IL, для иммобилизации ферментов. . Введение ИЖ, вероятно, вызывает увеличение расстояния между цепями целлюлозы из-за взаимодействия аниона ИЖ и сетей водородных связей ацетата целлюлозы. Таким образом, фермент может быть захвачен внутри интерстициального пространства сформированного композита, что приводит к значительной стабилизации структуры фермента и, следовательно, увеличивает его активность.Проведенное исследование демонстрирует, что этот материал был способен иммобилизовать лакказу, что привело к появлению высокоэффективных и надежных биокатализаторов, улучшающих электрохимические характеристики биосенсора.

Использование ИЖ является альтернативой растворению целлюлозы или облегчению диспергирования углеродных нанотрубок. По этой причине Xuee Wu [38] описывает метод иммобилизации ферментов в матрице из целлюлозных многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) посредством процесса восстановления IL. Этот метод заключается в растворении целлюлозы в ИЖ с последующим диспергированием МУНТ в растворе и добавлением фермента.Впоследствии IL удаляется путем растворения, оставляя матрицу целлюлоза-MWCNT с ферментом, инкапсулированным на поверхности. Матрица целлюлоза-MWCNT обладает пористой структурой, которая позволяет иммобилизовать большое количество фермента близко к поверхности электрода, где возможна прямая электронная связь между активным центром фермента и электродом. Группы –ОН целлюлозы также могут обеспечивать хорошую среду для инкапсуляции фермента. Авторы использовали полученную пористую матрицу для иммобилизации глюкозооксидазы (GOx).Инкапсулированный GOx показал хорошую биоэлектрохимическую активность, повышенное биологическое сродство, а также хорошую стабильность.

Простая методология изготовления электродов и биосовместимость матрицы целлюлоза-MWCNT означают, что матрица иммобилизации может быть расширена на различные белки, что обеспечивает перспективную платформу для дальнейших исследований и разработок биосенсоров и других устройств биоэлектроники.

Использование ИЖ в качестве промежуточного растворителя для облегчения комбинации целлюлозы и УНТ было предложено Джун Ваном [39].Композит из целлюлозы и одностенных углеродных нанотрубок (ОСНТ) был использован для иммобилизации клеток лейкемии K562 на золотом электроде с целью формирования датчика импеданса клетки.

Предусматривая иммобилизацию других биомолекул, Alpat и Telefoncu [40] описывают разработку нового биосенсора, основанного на совместной иммобилизации TBO (толуидиновый синий O), NADH (никотинамидадениндинуклеотид) и ADH (алкогольдегидрогеназа) на Стеклоуглеродный электрод с покрытием из ацетата целлюлозы для идентификации этанола.В процессах ферментации и дистилляции этанол может достигать токсичных концентраций, которые могут вызвать воспаление конъюнктивы слизистой оболочки носа и раздражение кожи. Поэтому правильное обнаружение и количественное определение этанола чрезвычайно важно. Детектор изготавливается простым нанесением на поверхность стеклоуглеродного электрода, а активный слой был приготовлен путем ковалентной связи между медиатором ТВО и мембраной из ацетата целлюлозы. Этот медиатор обычно используется для окисления и определения НАДН.Затем раствор NADH и ADH добавляли к стеклоуглеродному электроду, модифицированному ацетатом целлюлозы и TBO, и проводили испытания. Разработанный биосенсор показал хорошую термическую стабильность и стабильность при длительном хранении.

Иммобилизация белков на твердых поверхностях — ключевой шаг в развитии медицинских диагностических систем. Альтернативный подход к иммобилизации определенных белков — химическая модификация целлюлозы. Стефан Дикманн [41] и его коллеги описали целевую химическую модификацию целлюлозы, которая будет использоваться в качестве субстрата для связывания белков и биокатализаторов.Новое производное целлюлозы, полученное модификацией целлюлозы нитрилотриуксусной кислотой (NTA), было использовано для комплексообразования никеля (II). Образовавшийся комплекс использовали для иммобилизации меченых молекул. Таким образом, производное Ni-целлюлозы позволяет разрабатывать специфические и чувствительные молекулярные диагностические системы. Другой подход предложен Jianguo Juang [42] с использованием листов целлюлозы, функционализированных белками. Поверхность отдельных нановолокон целлюлозы была покрыта ультратонким гелем диоксида титана.Поверхности, покрытые диоксидом титана, затем биотинилировали, создавая монослой биотина на каждом нановолокне за счет координации карбоксильной группы. Затем к функционализированной поверхности добавляли бычий сывороточный альбумин (БСА) для предотвращения неспецифической адсорбции стрептавина. Иммобилизация молекул стрептавина на его поверхности происходила за счет взаимодействия биотин-стрептавин. Стрептавидин имеет две пары сайтов связывания биотина на противоположных сторонах молекулы. При иммобилизации на нановолокне целлюлозы одной парой другая пара становится доступной для дальнейшего прикрепления биотинилированных частиц.Лист целлюлозы, состоящий из множества нановолокон, модифицированных слоями диоксида титана / биотина / БСА с заякоренными молекулами стрептавидина, дает большую площадь поверхности для обнаружения биомолекул, меченных биотином. Таким образом, биофункциональная целлюлоза является многообещающим субстратом для специфического биомолекулярного обнаружения.

Как описано ранее, иммобилизация биологических соединений может быть важным параметром для имплантируемых биосенсоров из-за того, что она определяет чувствительность, селективность и долгосрочную стабильность устройства.Таким образом, целлюлоза является легко функционализированным материалом и идеальной опорой для адсорбции и иммобилизации ковалентных связей биомолекул.

4.2. Устройства хранения энергии на основе целлюлозы

В настоящее время существует большой спрос на разработку новых недорогих, гибких, легких и экологически чистых устройств хранения энергии. В связи с этими потребностями в настоящее время проводятся исследования по разработке новых универсальных и гибких электродных материалов в качестве альтернативы материалам, используемым в батареях и топливных элементах.

Мембраны из бактериальной целлюлозы широко используются в качестве активного слоя для создания электродов для топливных элементов. Барбара Эванс [43] и ее коллеги описывают способность бактериальной целлюлозы катализировать осаждение палладия внутри своей структуры. Поскольку бактериальные фибриллы целлюлозы экструдируются бактериями, а затем самоорганизуются, образуя трехмерную сетчатую конфигурацию, создается структура с большой площадью поверхности с каталитическим потенциалом. Бактериальная целлюлоза имеет восстанавливающие группы, способные способствовать осаждению палладия и других металлов, таких как золото и серебро, из водного раствора.Затем металлизированная бактериальная целлюлоза может быть использована в качестве анода или катода в биотопливных элементах и биосенсорах. Доказана возможность использования бактериальной целлюлозы для анодного окисления H ₂ с использованием устройства преобразования энергии. Другая комбинация электродов на основе бактериальной целлюлозы и углерода была предложена Ян Лян [44]. Он предлагает создание нового композита на основе комбинации нановолокон карбонизированной бактериальной целлюлозы и электрода из углеродной пасты.Углеродистые материалы на основе бактериальной целлюлозы из-за наноразмеров, низкой стоимости и выдающихся электрохимических свойств были бы идеальным кандидатом для изготовления новых электродов из углеродной пасты. Нанокомпозитная мембрана из проводящего полианилина (PANI) / бактериальной целлюлозы была описана Weili Hu [45]. Автор сообщает об окислительной полимеризации анилина, используя трехмерную структуру бактериальной целлюлозы в качестве шаблона. Полученный в результате бактериальный целлюлозный композит, покрытый PANI, образовывал однородную и гибкую мембрану с высокой проводимостью и хорошими механическими свойствами, которую можно было применять в датчиках и гибких электродах.

Другой подход предлагает Сюэянь Чжао [46]. Он сообщает об использовании целлюлозных материалов для получения иерархических углеродных материалов. Новый метод изготовления углеродных волокон УНТ был разработан путем карбонизации целлюлозных волокон, представляющего собой рост УНТ в присутствии металлического катализатора. Одно углеродное волокно, модифицированное УНТ, использовали в качестве микроэлектрода, а затем тестировали на эффективность реакции окисления НАДН (никотинамидадениндинуклеотид), образующегося в результате реакции окисления глицерина.Одноволоконный микроэлектрод перспективен для таких приложений, как биосенсоры ферментов, глицерина и НАДН. Также Сунгрюл Юн [47] предлагает изготовление композитов MWCNT / целлюлоза. В данной работе MWCNT были ковалентно привиты к целлюлозе. Ковалентно привитые MWCNT улучшают механические свойства целлюлозы за счет их однородного распределения в композите. Более того, если MWCNT могут быть выровнены цепями целлюлозы, механические свойства будут значительно улучшены. Таким образом, гомогенное распределение MWCNT, ковалентно привитых к целлюлозной матрице, позволяет создавать стабильные пути для электронов для электроники на основе целлюлозы и механического армирования.

Недавно целлюлозная бумага была (повторно) открыта как интеллектуальный материал, который можно использовать для датчиков и исполнительных механизмов. Устройства накопления энергии на основе целлюлозы обладают существенными неотъемлемыми преимуществами по сравнению со многими используемыми в настоящее время батареями и суперконденсаторами в отношении экологичности, гибкости, стоимости и универсальности. Разработка гибких устройств накопления энергии на основе целлюлозы особенно интересна из-за простых процедур производства этих целлюлозных композитов, которые, следовательно, относительно недороги.На бумажной основе [51] были изготовлены различные типы устройств, такие как тонкопленочные транзисторы [48], дисплеи с активной матрицей, датчики, батареи [49] и конденсаторы [50]. Лянбинг Ху [50] и его коллеги продемонстрировали, что применение бумаги может быть расширено до устройств хранения энергии, покрывая их простым раствором УНТ. Поскольку бумага легко впитывает растворители и прочно связывается с УНТ, процесс изготовления токопроводящей бумаги намного проще, чем для других подложек, таких как стекло или пластик.УНТ, нанесенные на пористую бумагу, более доступны для ионов электролита, чем УНТ на плоских подложках, что может привести к высокой плотности мощности. Из-за высокой проводимости и большой площади поверхности проводящая бумага была изучена в суперконденсаторах в качестве активных электродов и токоприемников.

Виктор Пушпарадж [52] разработал новую конструкцию и способ изготовления суперконденсатора на основе гибких листов нанокомпозита УНТ-целлюлоза-ИЖ. Они использовали немодифицированную растительную целлюлозу, растворенную в ИЖ и впоследствии включенную в МУНТ.Сформированная нанокомпозитная бумага, которая имеет толщину в несколько десятков микрон, содержит MWCNT в качестве рабочего электрода и целлюлозу, окружающую отдельные MWNT, а также IL в целлюлозе в качестве самоподдерживающегося электролита. В дополнение к использованию электролита IL, авторы предлагают использовать набор электролитов на основе биологических жидкостей, предполагая возможность использования устройства в качестве имплантата для сухого тела. Действительно, использование биологических жидкостей в качестве электролита для энергетических приложений стало идеальной альтернативой имплантируемым медицинским устройствам и одноразовым диагностическим наборам.Самые первые бумажные батарейки, активируемые мочой, были разработаны Ки Банг Ли [53]. Это устройство состоит из фильтровальной бумаги, легированной хлоридом меди (CuCl), между слоем меди и слоем магния. Затем вся сборка помещается между двумя пластиковыми слоями, а затем ламинируется, пропуская ее через нагретые ролики при 120ºC. Магний и хлорид меди используются в качестве анода и катода устройства соответственно, а слой Cu действует как собирающий электроны слой. Когда в аккумулятор добавляется капля человеческой мочи, моча просачивается через бумагу между слоями Mg и Cu, после чего химические вещества растворяются и вступают в реакцию с образованием электричества.Химический состав мочи широко используется как способ диагностики различных заболеваний, а также как индикатор общего состояния здоровья. Например, концентрация глюкозы в моче может быть полезным диагностическим инструментом для диабетиков. Таким образом, описанная работа продемонстрировала жизнеспособность бумажной батареи, активируемой мочой, для устройств биологического применения, включая домашние наборы для проверки здоровья.

Несомненно, бумажные подложки широко используются для гибкой электроники не только потому, что они намного дешевле, но и потому, что являются одним из самых гибких и легких материалов для этой цели.Поскольку бумага состоит в основном из целлюлозных волокон, она также имеет большую площадь поверхности, что является преимуществом для энергетических приложений.

В последнее время технология электропрядения привлекла внимание при получении функциональных материалов. Электроспиннинг — это широко используемая технология формирования электростатических волокон, в которой используются электрические силы для производства полимерных волокон диаметром от 2 нм до нескольких микрометров с использованием растворов полимеров как природных, так и синтетических полимеров (рис. 3).Этот метод позволяет производить нановолокна, нанотрубки, наноленты и высокопористые мембраны. Нановолокна, полученные методом электроспрядения, обладают рядом преимуществ, таких как чрезвычайно высокое отношение поверхности к объему, регулируемая пористость и широкий диапазон форм поперечного сечения [31]. Благодаря этим преимуществам, электропряденые наноматериалы обладают уникальными свойствами, применимыми к широкому диапазону областей, включая изготовление наноматериалов для использования в устройствах преобразования энергии.

Рис. 3.

Изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, электропряденой мембраны из ацетата целлюлозы.

Таким образом, электроспиннинг целлюлозы и ее производных активно изучается [31, 54]. Благодаря своим исключительным свойствам, таким как пористость и большая удельная площадь поверхности, электропряденные полисахаридные волокна используются в биомедицинских приложениях, таких как тканевая инженерия [55], доставка лекарств [56], антимикробные медицинские имплантаты [57] и биосенсоры [58, 59]. ].

Лю Шуйпин [59] описывает изготовление фотохромных нановолоконных матов методом электроспиннинга.Спиропираны (СП) — это хорошо известный класс материалов, которые обладают обратимыми фотохромными свойствами. В этой работе смешанный раствор ацетата целлюлозы и NO ₂ SP (1,3 ‘, 3′-триметил-6-нитроспиро (2H-1-бензопиран-2, 2’-индолин) был электроспряден с образованием гомогенного и высокоэффективного пористая мембрана.Определены фотохромные и флуоресцентные свойства функционализированных нановолокон, показывающие, что нановолокна обладают отличной светочувствительностью. Эти нановолокна имеют большой потенциал для применения в оптических устройствах и биосенсорах.Другой подход описан Нафисехом Шарифи [60], который выбрал метод электроспиннинга для создания наноструктуры с электрокаталитическими свойствами. В этом исследовании основное внимание уделяется новому, более простому и дешевому методу изготовления серебряных наноструктур с использованием целлюлозы в качестве шаблона. Наночастицы серебра были нанесены на электроспряденные целлюлозные волокна с последующим термическим удалением целлюлозного шаблона. Образованная самоподдерживающаяся серебряная наноструктура является высокопористой и демонстрирует удельную площадь поверхности, которая фактически подходит для применений в электродах с большой площадью поверхности в электрохимии, таких как топливные элементы.

Фактически, использование электропряденых волокон в разработке функционализированных материалов открывает новый путь для создания новых, легких и гибких наноструктур. Наша исследовательская группа в настоящее время работает над разработкой биобатареи на основе электропряденой ацетатцеллюлозной мембраны [54]. Био-батарея, о которой мы сообщаем, состоит из ультратонкой монолитной структуры, в которой сепаратор и электроды физически объединены в тонкую и гибкую полимерную структуру.С помощью электроспиннинга получается высокопористая структура, которая работает как биобатарея после осаждения металлических слоев (электродов) на каждой из поверхностей (рис. 4). Для питания электронных медицинских имплантатов системы электроснабжения должны иметь возможность работать независимо в течение длительного периода времени без необходимости внешней подзарядки или дозаправки. Эта структура на основе целлюлозы продемонстрировала способность генерировать электрическую энергию из физиологических жидкостей, показав плотность мощности 3 мкВт.см ^–2 [54]. Это действительно многообещающее достижение, поскольку типичная мощность, необходимая для работы кардиостимулятора, составляет около 1 мкВт. Помимо поставки устройств с низким энергопотреблением, системы биохимического мониторинга и механизмы стимуляции искусственных мышц человека также могут быть предусмотрены в качестве потенциальной области применения, где желательны имплантируемые источники питания такого типа.

Рисунок 4.

Схематическое и макроскопическое изображение био-батареи, разработанной нашей группой.Он состоит из ацетатцеллюлозной мембраны, полученной методом электроспиннинга, покрытой металлическими слоями, образующими электроды.

Вдохновляющие успехи в разработке инновационных биоэлектронных устройств на основе целлюлозы и их многообещающие перспективы делают эту область исследований сложной задачей. Электронику можно сделать легкой, гибкой и способной к интимной неинвазивной интеграции с мягкими криволинейными поверхностями биологических тканей, открывая важные возможности для диагностики и сбора энергии.

Повышение чувствительности датчика бензола с использованием углеродных нанотрубок с покрытием из этилцеллюлозы

Для повышения чувствительности обнаружения бензола был изготовлен гибридный датчик, основанный на интеграции функционализированных многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) с этилцеллюлозой (EC). Для функционализации поверхности MWCNT, MWCNT обрабатывали соляной кислотой в течение 60 минут (A60-MWCNT), тогда как другие MWCNT обрабатывали кислородной плазмой в течение 30, 60, 90 и 120 минут (P30-MWCNT, P60-MWCNT, P90. -MWCNTs и P120-MWCNTs, соответственно.). Чистые MWCNT, A-MWCNT и P-MWCNT были диспергированы в 1,2-дихлорэтане, затем сброшены на печатную плату, состоящую из электродов Cu / Au, используемых в качестве сенсорной платформы. Затем EC было отдельно нанесено центрифугированием на исходные MWCNT, A-MWCNT и P-MWCNT (EC / MWCNT, EC / A-MWCNT и EC / P-MWCNT, соответственно). Все датчики реагировали на пары бензола при комнатной температуре увеличением своего электрического сопротивления, которое было чувствительно к парам бензола. EC / P90-MWCNT позволили примерно в 11 раз улучшить обнаружение бензола по сравнению с EC / MWCNT.Чувствительность всех датчиков можно отнести к набуханию ЭК, что приведет к ослаблению сети MWCNT после воздействия паров бензола. Различия в сенсорных реакциях EC / MWCNT, EC / A-MWCNT и EC / P-MWCNT могут быть приписаны различиям в кристалличности и функционализации боковых стенок MWCNT, предполагая, что обработка MWCNT кислотной и кислородной плазмой будет многообещающей. методы улучшения обнаружения бензола.

1. Введение

Углеродные нанотрубки (УНТ) [1, 2] представляют собой один из видов структуры углеродных наноматериалов, который получил широкое внимание из-за их исключительных свойств, таких как высокая электрическая [3, 4] и теплопроводность [5], и большая удельная поверхность [6].Два с половиной десятилетия назад УНТ были применены в области наноэлектронных технологий для использования в суперконденсаторах, полевых эмиттерах и газовых сенсорах, особенно при применении УНТ в качестве сверхчувствительных газовых сенсоров из-за их большой удельной поверхности, а также быстроты и скорости. высокий отклик при комнатной температуре. Многие исследования продемонстрировали сверхчувствительные газовые сенсоры на основе чистых УНТ для обнаружения окисляющих газов вплоть до миллионных уровней (ppm) при комнатной температуре [7–10]. Тем не менее, датчик газа на основе чистых УНТ все еще нечувствителен к летучим органическим соединениям (ЛОС) [11], особенно парам бензола.Бензол — это разновидность летучих органических соединений, которые преобладают в наружном воздухе из-за выбросов дизельных двигателей. Он присутствует в большом количестве в сырой нефти и различных продуктах нефтехимических процессов [12]. Воздействие бензола на уровне, превышающем установленные стандарты, опасно для здоровья человека и наносит ущерб окружающей среде. Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) США ограничивает среднюю концентрацию бензола до уровня ниже 0,1 ppm при среднем воздействии 10 ч / день [13].Однако взаимодействие между чистыми УНТ и бензолом очень слабое. Для повышения чувствительности обнаружения бензола в качестве многообещающего подхода предлагается функционализация УНТ металлическими наночастицами и полимером. Например, газовый сенсор на основе наночастиц палладия (Pd), декорированных на однослойных УНТ (Pd NPs / SWCNTs) методом распыления, был предложен и продемонстрирован для обнаружения бензола [14]. Более того, датчики Pd NP / SWCNT показали слабую чувствительность к бензолу при концентрациях, на три порядка превышающих порог обнаружения, необходимый для обеспечения безопасности окружающей среды.Кроме того, многослойные УНТ (MWCNT) были функционализированы обработкой кислородной плазмой, чтобы способствовать адгезии и распределению металлических НЧ (Rh, Pd или Ni) на поверхности MWCNT. Функционализированные MWCNT, украшенные металлическими НЧ, могут повысить чувствительность к парам бензола. Эти функционализированные MWCNT, декорированные металлическими NP, могут обеспечить селективное обнаружение бензола на следовых уровнях с пределом обнаружения ниже 50 частей на миллиард (ppb) [15]. Хотя преимуществом УНТ, декорированных металлическими NP, является их высокая чувствительность к бензолу, для декорирования металлических NP требуется дорогостоящая система высокого вакуума.Был продемонстрирован другой тип газового сенсора, изготовленный из композитов проводящий полимер-УНТ для обнаружения бензола при комнатной температуре. Композиты из ОСУНТ и этилцеллюлозы (ЭЦ) улучшают способность обнаруживать пары бензола [16]. Композиты полимер-УНТ были приготовлены в виде УНТ, диспергированных в полимерной матрице на основе теории перколяции с помощью сложного процесса полимеризации. Недавно был предложен простой способ изготовления, заключающийся в нанесении тонкой пленки ЭК на функционализированную кислотой сетку MWCNT.Однако чувствительность ограничена частями на тысячу уровня, а химическое состояние функционализированных MWCNT полностью не изучено [17].

В этой работе мы предложили подход к повышению чувствительности бензольного сенсора с использованием МУНТ с поверхностно-функционализированными ЭК-покрытием с помощью кислородной плазмы. Изготовленный газовый датчик может обнаруживать пары бензола в диапазоне от частей на тысячу (ppt) до частей на миллион (ppm) при комнатной температуре. Для сравнения было исследовано повышение чувствительности МУНТ, функционализированных различными методами, а именно кислотной обработкой и обработкой кислородной плазмой.

2. Экспериментальные методы

2.1. Функционализация поверхности MWCNT обработкой кислотной или кислородной плазмой

В данном исследовании использовались коммерческие MWCNT, выращенные методом химического осаждения из паровой фазы (NANOCYL ™ NC7000) с чистотой 90%. Средняя длина и диаметр коммерческих МУНТ составляли 1,5 мкм, м и 9,5 нм, соответственно. Функционализация MWCNT путем обработки кислотной или кислородной плазмой была намеренно проведена для изменения их поверхностной реакционной способности. Для кислотной обработки 30 мг исходных MWCNT суспендировали в 15 мл 37% соляной кислоты (HCl) и обрабатывали ультразвуком в течение 60 минут перед промывкой деионизированной водой до тех пор, пока ее pH не стал нейтральным.Наконец, обработанные HCl MWCNT (далее называемые A60-MWCNT) осторожно сушили при 100 ° C в течение 24 часов. Для обработки кислородной плазмой 60 мг MWCNT обрабатывали кислородной плазмой в течение 30, 60, 90 и 120 минут с использованием расширенного плазменного очистителя (Harrick Scientific), чтобы изменить их поверхностную реакционную способность (далее именуемые P30-MWCNT, P60 -МУНТ, P90-MWCNT и P120-MWCNT, соответственно).

2.2. Изготовление газового сенсорного устройства

Первоначальные MWCNT, A-MWCNT и P-MWCNT отдельно диспергировали в 1,2-дихлорэтане с помощью ультразвуковой обработки в течение определенного периода времени и затем падали на печатную плату, состоящую из встречно расположенных Cu / Au электродов. с зазором 250 мкм м.Электрическое сопротивление исходных MWCNT, A-MWCNT и P-MWCNT было отрегулировано примерно до 1 кОм. ЭК, разбавленный толуолом с концентрацией 1 мас.%, Непрерывно перемешивали в течение 24 часов. Затем раствор EC наносили центрифугированием на чистые MWCNT, A-MWCNT и P-MWCNT (далее называемые EC / MWCNT, EC / A-MWCNT и EC / P-MWCNT соответственно) со скоростью вращения 3000 раундов. в минуту. Наконец, все датчики нагревали при 100 ° C в течение 24 часов для удаления остаточного толуола.

2.3. Методы характеризации

Чистота и кристалличность исходных MWCNT и функционализированных MWCNT были проанализированы с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (Thermo Scientific ™, DXR ™ SmartRaman) с длиной волны возбужденного лазера 532 нм (2,33 эВ) в диапазоне рамановского сдвига 100– 3500 см ⁻¹. Чистые MWCNT и функционализированный порошок MWCNT, смешанный с бромидом калия (KBr), были приготовлены в форме гранул перед анализом с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR) (Perkin Elmer, Spectrum One) для идентификации функциональных групп, существующих на поверхности MWCNTs. .Типичные ИК-Фурье спектры в режиме пропускания сканировали в диапазоне 400–4000 см, ^–1. Просвечивающая электронная микроскопия (ТЕМ, JEOL, JEM-2010) использовалась для наблюдения наноструктуры первичных МУНТ и функционализированных МУНТ. Морфология функционализированных МУНТ с ЭК-покрытием была охарактеризована с помощью автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии (FESEM, Hitachi S-4700). Наконец, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS, AXIS Ultra DLD, Kratos Analytical) была использована для анализа химического состава и состояния чистых поверхностей MWCNT и функционализированных MWCNT с базовым давлением и монохроматическим Al K α 1,2 излучение 1.4 кВ.

2.4. Измерение газового датчика

Отклик датчиков EC / MWCNT, EC / A-MWCNT и EC / P-MWCNT на пары бензола был экспериментально исследован путем отслеживания временных изменений электрического сопротивления по отношению к истекшему времени. Первоначально каждый датчик был помещен в камеру из нержавеющей стали с 3,0 л / мин N ₂ на 180 с. Затем пары бензола, приготовленные из барботирующего жидкого бензола с 1,5 л / мин N ₂, альтернативно подавали в камеру на 180 с. Для восстановления датчик снова продул 3.0 л / мин N ₂ до подтверждения его первоначального электрического сопротивления. Концентрация паров бензола варьировалась в диапазоне 142–170 частей на тысячу (ppt). Электрическое сопротивление чувствительного материала между встречно расположенными электродами измеряли непосредственно с помощью мультиметра Fluke NetDAQ. Отклик датчика () можно определить с помощью (1), тогда как

сот | Определение, типы и функции

Подумайте, как одноклеточный организм содержит необходимые структуры для питания, роста и воспроизводства. Клетки — основные единицы жизни. Encyclopædia Britannica, Inc. Смотрите все видео к этой статье

Клетка , в биологии, основная мембраносвязанная единица, которая содержит основные молекулы жизни и из которых состоит все живое. Одна клетка часто сама по себе является целостным организмом, например, бактериями или дрожжами.Другие клетки приобретают специализированные функции по мере созревания. Эти клетки взаимодействуют с другими специализированными клетками и становятся строительными блоками больших многоклеточных организмов, таких как люди и другие животные. Хотя клетки намного больше атомов, они все же очень маленькие. Самые маленькие из известных клеток — это группа крошечных бактерий, называемых микоплазмами; некоторые из этих одноклеточных организмов представляют собой сферы диаметром всего 0,2 мкм (1 мкм = примерно 0,000039 дюйма) с общей массой 10 ^-14 граммов, что равно 8 000 000 000 атомов водорода.Клетки человека обычно имеют массу в 400 000 раз больше, чем масса отдельной бактерии микоплазмы, но даже человеческие клетки имеют лишь около 20 мкм в поперечнике. Для того, чтобы закрыть булавочную головку, потребуется лист из примерно 10 000 человеческих клеток, а каждый человеческий организм состоит из более чем 30 000 000 000 000 клеток.

животная клетка Основные структуры животной клетки Цитоплазма окружает специализированные структуры клетки, или органеллы. Рибосомы, места синтеза белка, находятся в цитоплазме в свободном состоянии или прикреплены к эндоплазматическому ретикулуму, через который материалы транспортируются по клетке.Энергия, необходимая клетке, выделяется митохондриями. Комплекс Гольджи, стопки сплюснутых мешочков, обрабатывает и упаковывает материалы, которые должны быть выпущены из клетки в секреторные пузырьки. Пищеварительные ферменты содержатся в лизосомах. Пероксисомы содержат ферменты, выводящие токсины из опасных веществ. Центросома содержит центриоли, которые играют роль в делении клеток. Микроворсинки — это пальцевидные отростки, обнаруженные на определенных клетках. Реснички, похожие на волосы структуры, которые выходят на поверхность многих клеток, могут создавать движение окружающей жидкости.Ядерная оболочка, двойная мембрана, окружающая ядро, содержит поры, которые контролируют движение веществ в нуклеоплазму и из нее. Хроматин, комбинация ДНК и белков, которые скручиваются в хромосомы, составляет большую часть нуклеоплазмы. Плотное ядрышко является местом образования рибосом. © Merriam-Webster Inc.

Что такое ячейка?

Клетка — это масса цитоплазмы, которая снаружи связана клеточной мембраной. Обычно микроскопические по размеру клетки представляют собой мельчайшие структурные единицы живого вещества и составляют все живое.Большинство клеток имеют одно или несколько ядер и других органелл, которые выполняют множество задач. Некоторые отдельные клетки представляют собой полноценные организмы, такие как бактерии или дрожжи. Другие представляют собой специализированные строительные блоки многоклеточных организмов, таких как растения и животные.

Что такое клеточная теория?

Теория клетки утверждает, что клетка является фундаментальной структурной и функциональной единицей живого вещества. В 1839 году немецкий физиолог Теодор Шванн и немецкий ботаник Маттиас Шлейден заявили, что клетки являются «элементарными частицами организмов» как у растений, так и у животных, и признали, что одни организмы одноклеточные, а другие многоклеточные.Эта теория ознаменовала собой большой концептуальный прогресс в биологии и привела к возобновлению внимания к живым процессам, происходящим в клетках.

Что делают клеточные мембраны?

Клеточная мембрана окружает каждую живую клетку и отделяет клетку от окружающей среды. Он служит барьером, препятствующим проникновению содержимого клетки и проникновению нежелательных веществ. Он также функционирует как ворота для активного и пассивного перемещения основных питательных веществ в клетку и отходов из нее.Определенные белки клеточной мембраны участвуют в межклеточной коммуникации и помогают клетке реагировать на изменения в окружающей среде.

В этой статье клетка рассматривается как отдельная единица и как составляющая часть более крупного организма. Как отдельная единица, клетка способна метаболизировать свои собственные питательные вещества, синтезировать многие типы молекул, обеспечивать свою собственную энергию и воспроизводить себя, чтобы производить следующие поколения. Его можно рассматривать как закрытый сосуд, внутри которого одновременно происходят бесчисленные химические реакции.Эти реакции находятся под очень точным контролем, поэтому они способствуют жизни и размножению клетки. В многоклеточном организме клетки становятся специализированными для выполнения различных функций в процессе дифференцировки. Для этого каждая ячейка поддерживает постоянную связь со своими соседями. Поскольку он получает питательные вещества из окружающей среды и выбрасывает отходы, он прилипает к другим клеткам и взаимодействует с ними. Совместные сборки одинаковых клеток образуют ткани, а сотрудничество между тканями, в свою очередь, формирует органы, которые выполняют функции, необходимые для поддержания жизни организма.

В этой статье особое внимание уделяется клеткам животных, с некоторым обсуждением процессов синтеза энергии и внеклеточных компонентов, свойственных растениям. (Для подробного обсуждения биохимии растительных клеток, см. Фотосинтез . Для полной обработки генетических событий в ядре клетки, см. Наследственность .)

Брюс М. Альбертс

Природа и функции клеток

A клетка окружена плазматической мембраной, которая образует избирательный барьер, который позволяет питательным веществам проникать, а продукты жизнедеятельности — выходить.Внутренняя часть клетки состоит из множества специализированных отсеков или органелл, каждый из которых окружен отдельной мембраной. Одна из основных органелл, ядро, содержит генетическую информацию, необходимую для роста и размножения клеток. Каждая клетка содержит только одно ядро, тогда как другие типы органелл присутствуют в множестве копий в клеточном содержимом или цитоплазме. Органеллы включают митохондрии, которые отвечают за передачу энергии, необходимую для выживания клеток; лизосомы, которые переваривают нежелательные материалы внутри клетки; а также эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, которые играют важную роль во внутренней организации клетки, синтезируя выбранные молекулы, а затем обрабатывая, сортируя и направляя их в нужные места.Кроме того, растительные клетки содержат хлоропласты, которые отвечают за фотосинтез, благодаря чему энергия солнечного света используется для преобразования молекул углекислого газа (CO ₂) и воды (H ₂ O) в углеводы. Между всеми этими органеллами есть пространство в цитоплазме, называемое цитозолем. Цитозоль содержит организованный каркас из волокнистых молекул, составляющих цитоскелет, который придает клетке ее форму, позволяет органеллам перемещаться внутри клетки и обеспечивает механизм, с помощью которого сама клетка может двигаться.Цитозоль также содержит более 10 000 различных видов молекул, которые участвуют в клеточном биосинтезе, процессе создания больших биологических молекул из маленьких.

клетки Клетки животных и растений содержат мембраносвязанные органеллы, включая отдельное ядро. Напротив, бактериальные клетки не содержат органелл. Encyclopdia Britannica, Inc. Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Специализированные органеллы характерны для клеток организмов, известных как эукариоты.Напротив, клетки организмов, известных как прокариоты, не содержат органелл и обычно меньше эукариотических клеток. Однако все клетки имеют сильное сходство в биохимической функции.

эукариотическая клетка Изображение эукариотической клетки в разрезе. Encyclopædia Britannica, Inc.

Молекулы клеток

Понять, как клеточные мембраны регулируют потребление пищи и отходы и как клеточные стенки обеспечивают защиту Клетки поглощают молекулы через свои плазматические мембраны. Encyclopædia Britannica, Inc. Смотрите все видео к этой статье

Клетки содержат особый набор молекул, заключенных в мембрану. Эти молекулы дают клеткам возможность расти и воспроизводиться. Общий процесс клеточного размножения происходит в два этапа: рост клеток и деление клеток. Во время роста клетки клетка поглощает определенные молекулы из своего окружения, избирательно перенося их через клеточную мембрану. Попадая внутрь клетки, эти молекулы подвергаются действию узкоспециализированных, больших, тщательно свернутых молекул, называемых ферментами.Ферменты действуют как катализаторы, связываясь с проглоченными молекулами и регулируя скорость их химического изменения. Эти химические изменения делают молекулы более полезными для клетки. В отличие от проглоченных молекул, катализаторы сами химически не изменяются во время реакции, что позволяет одному катализатору регулировать конкретную химическую реакцию во многих молекулах.

Биологические катализаторы создают цепочки реакций. Другими словами, молекула, химически преобразованная одним катализатором, служит исходным материалом или субстратом для второго катализатора и так далее.Таким образом, катализаторы используют небольшие молекулы, принесенные в клетку из внешней среды, для создания все более сложных продуктов реакции. Эти продукты используются для роста клеток и воспроизведения генетического материала. После копирования генетического материала и наличия достаточного количества молекул для поддержания деления клетки клетка делится, образуя две дочерние клетки. Через множество таких циклов клеточного роста и деления каждая родительская клетка может дать начало миллионам дочерних клеток, в процессе преобразования большого количества неодушевленного вещества в биологически активные молекулы.

Электроды с целлюлозным покрытием: марки, характеристики, использование

Целлюлозное покрытие электродов

Характеристики

Преимущества покрытия

Недостатки

Применение

Где купить электроды

Электроды с целлюлозным покрытием — плюсы, минусы и марки

Преимущества и недостатки покрытия

Марки электродов с целлюлозным покрытием

Сварочные электроды с рутил-целлюлозным покрытием

Рутилово-целлюлозное (РЦ) покрытие сварочных электродов

Где купить электроды

Электроды с рутиловым покрытием

Электроды с кислым покрытием

Электроды с основным покрытием

Электроды с целлюлозным покрытием

По толщине покрытия электродов

По допустимым пространственным положениям шва

По роду и полярности сварочного тока

Пример условного обозначения электрода

Основные виды покрытий сварочных электродов

Целлюлозные электроды

Электроды с рутиловым покрытием

Электроды с кислым покрытием

Основные электроды или низководородные электроды

Электроды с примесью железного порошка

Выводы

Классификация электродов по типу покрытия

Виды покрытия электродов

Основное покрытие

Рутиловое покрытие

Кислое покрытие

Целлюлозное покрытие

Сравнение использования рутиловых и целлюлозных электродов

Электрод рутиловый

Электрод целлюлозный

Заключение сравнения

Рекомендации и передовая практика по предотвращению водородного растрескивания в случае использования целлюлозного электрода

Дополнительные рекомендации и передовой опыт использования целлюлозных электродов

Биоэлектронные устройства на основе целлюлозы | IntechOpen

4.1. Матрицы на основе целлюлозы для биологической иммобилизации

4.2. Устройства хранения энергии на основе целлюлозы

Рис. 3.

Рисунок 4.

Повышение чувствительности датчика бензола с использованием углеродных нанотрубок с покрытием из этилцеллюлозы

1. Введение

2. Экспериментальные методы

2.1. Функционализация поверхности MWCNT обработкой кислотной или кислородной плазмой

2.2. Изготовление газового сенсорного устройства

2.3. Методы характеризации

2.4. Измерение газового датчика

сот | Определение, типы и функции

Что такое ячейка?

Что такое клеточная теория?

Что делают клеточные мембраны?

Природа и функции клеток

Молекулы клеток

Добавить комментарий Отменить ответ