PhD (Engineering), leading researcher
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
student
студент
junior researcher
младший научный сотрудник
PhD (Engineering), senior researcher
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
PhD (Engineering), senior researcher
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
PhD (Engineering), leading researcher
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
PhD (Engineering), assistant professor of Chair “Technology and Methods of Nanoproducts Manufacturing”
кандидат технических наук, доцент кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов»
junior researcher of Chair “Nanotechnology Engineering”
младший научный сотрудник кафедры «Инжиниринг нанотехнологий»
PhD (Engineering), senior lecturer of Chair “Technology and Methods of Nanoproducts Manufacturing”
кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов»
In the modern literature, there are practically no data on the electrical characteristics of bituminous binders modified with carbon nanotubes and graphene nanoplates, while they are necessary for the design and development of innovative asphalt pavement compositions sensitive to the super-high-frequency microwave radiation. Contemporary bituminous binders are multi-component systems that may contain polymers, rubbers, synthetic or natural resins, inorganic salts, and even fragrances. As a result of application of modifying additives, bitumen acquires high performance characteristics. A special class of modifiers are micro- and nano-sized electrically conductive fibers and particles (steel wool, carbon fibers, carbon black, carbon nanotubes, graphene nanoplates), the use of which makes it possible to ensure the sensibility of bituminous binders to super-high-frequency microwave radiation and the implementation of the process of healing cracks in an asphalt pavement with its subsequent regeneration. As part of the study, the authors developed an original technique to produce bituminous binders modified with carbon nanotubes and multilayer graphene. Modified bituminous compositions in the concentration range from 0.2 to 6 and from 0.2 to 11 wt. % for multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and multilayer graphene nanoplates (MG), respectively were experimentally obtained. For the first time, the dependence of the specific volume electrical conductivity of bitumen-based nanocomposites on the concentration of nanostructured carbon filler (MWCNT and MG) was researched. The maximum values of electrical conductivity were 4.76×10−4 S/cm and 3.5×10−4 S/cm for nanocomposites containing 6 wt. % MWCNT and 11 wt. % MG, respectively. The study determined the filler volume fractions at the percolation threshold for nanocomposites containing MWCNT and MG. They amounted to 0.22 and 2.18, respectively. The formation of a percolation contour in nanocomposites containing MWCNT occurs at significantly lower filler concentrations compared to bituminous compositions containing MG.
В современной литературе практически отсутствуют данные об электрических характеристиках битумных вяжущих, модифицированных углеродными нанотрубками и графеновыми нанопластинками, между тем как они необходимы для проектирования и разработки инновационных составов асфальтовых покрытий, восприимчивых к сверхвысокочастотному микроволновому излучению. Современные битумные вяжущие представляют собой многокомпонентные системы, которые могут содержать полимеры, каучуки, синтетические или природные смолы, неорганические соли и даже ароматизаторы. В результате применения модифицирующих добавок битум приобретает высокие эксплуатационные характеристики. Особый класс модификаторов составляют микро- и наноразмерные электропроводящие волокна и частицы (стальная вата, углеродные волокна, технический углерод, углеродные нанотрубки, графеновые нанопластинки), применение которых позволяет обеспечивать восприимчивость битумных вяжущих к сверхвысокочастотному микроволновому излучению и реализацию процесса залечивания трещин в асфальтовом покрытии с его последующей регенерацией. В рамках исследования разработана оригинальная методика получения битумных вяжущих, модифицированных углеродными нанотрубками и многослойным графеном. Экспериментально получены модифицированные битумные составы в диапазоне концентраций от 0,2 до 6 и от 0,2 до 11 масс. % для многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) и многослойных графеновых нанопластинок (МГ) соответственно. Впервые проведено исследование зависимости удельной объемной электрической проводимости нанокомпозитов на основе битума от концентрации наноструктурного углеродного наполнителя (МУНТ и МГ). Максимальные значения электрической проводимости составили 4,76×10−4 См/см и 3,5×10−4 См/см для нанокомпозитов, содержащих 6 масс. % МУНТ и 11 масс. % МГ соответственно. Определены объемные доли наполнителя на пороге перколяции для нанокомпозитов, содержащих МУНТ и МГ. Они составили 0,22 и 2,18 соответственно. Образование перколяционного контура у нанокомпозитов, содержащих МУНТ, происходит при значительно меньших концентрациях наполнителя по сравнению с битумными композициями, имеющими в своем составе МГ.