ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РЕАКТОПЛАСТОВ И ЭЛАСТОМЕРОВ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В технологии электропроводящих полимерных композитов актуальным направлением является применение модификаторов с наноразмерными геометрическими параметрами. Такими материалами являются углеродные нанотрубки, как одностенные, так и многостенные. Использование многостенных углеродных нанотрубок в качестве добавок к полимерам позволяет добиваться хороших результатов, связанных с проявлением электропроводности, при невысоких процентных соотношениях вводимых углеродных нанотрубок. В проводимых исследованиях было рассмотрено 2 разных типа полимеров: эпоксидная смола и силикон. Для модификации использовались многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ). Для силикона было проведено исследование электропроводности при механических деформациях, а именно при кручении с разными углами закручивания. Рассмотрено влияние многослойных углеродных нанотрубок, обладающих различной насыпной плотностью, на электропроводность композитов. На частотах измерений 100 Гц для одинаковых концентраций добавок с 1, 2, 4 и 8 вес. % в композитах с МУНТ «Таунит-М» проводимости примерно на 2 порядка величины больше, чем в композитах с МУНТ «Таунит». Полимер, модифицированный МУНТ с удельной поверхностью 202,3 м2/г, обладает меньшим удельным сопротивлением (3,8×105 Ом×см). Модификатор МУНТ с удельной поверхностью 202,3 м2/г, которая является меньшей по сравнению с остальными типами МУНТ, и насыпной плотностью 42,6 кг/м3 позволяет получить наименьшее электрическое сопротивление. МУНТ с высокой удельной поверхностью 541,5 м2/г обеспечивает формирование электропроводности на 2 порядка ниже, чем МУНТ с удельной поверхностью 202,3 м2/г. Установлено, что при массовом содержании МУНТ 1,5 и 2 масс. % для композитов характерно увеличение электрического сопротивления при углах скручивания от 0 до 900°.

Об авторах

А. В. Щегольков

Тамбовский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Energynano@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4317-0689

кандидат технических наук, доцент кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов»

Россия

Ф. Ф. Комаров

Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университета

Email: komarovF@bsu.by
ORCID iD: 0000-0001-8292-8942

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией элионики

Россия

И. Д. Парфимович

Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университета

Email: parfimovich@bsu.by
ORCID iD: 0000-0002-5922-6333

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории элионики

Россия

О. В. Мильчанин

Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университета

Email: milchanin@bsu.by
ORCID iD: 0000-0002-8300-1070

старший научный сотрудник лаборатории элионики

Россия

А. В. Щегольков

Тамбовский государственный технический университет

Email: alexxx5000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1838-3842

аспирант кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов»

Россия

А. В. Хробак

Тамбовский государственный технический университет

Email: nastiarx@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9732-763X

магистрант кафедры «Техника и технологии производства нанопродуктов»

Россия

А. В. Семенкова

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

Email: semenkovaanastasiya@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0796-5222

graduate student of Chair “Chemical Technologies”

Россия

Список литературы

  1. Wernik J.M., Meguid S.A. Recent developments in multifunctional nanocomposites using carbon nanotubes // Applied Mechanics Reviews. 2010. Vol. 63. № 5. P. 050801.
  2. Winey K.I., Kashiwagi T., Mu M. Improving electrical conductivity and thermal properties of polymers by the addition of carbon nanotubes as fillers // MRS Bulletin. 2007. Vol. 32. № 4. P. 348-353.
  3. Kennel E.B. Electrical properties of nanoparticle-filled polymers // Polymer nanocomposites handbook. CRC Press, 2009.Chapter 16.
  4. Li C., Thostenson E.T., Chou T.-W. Dominant role of tunneling resistance in the electrical conductivity of carbon nanotube-based composites // Applied Physics Letters. 2007. Vol. 91. № 22. P. 223114.
  5. Deng F., Zheng Q.-S. An analytical model of effective electrical conductivity of carbon nanotube composites // Applied Physics Letters. 2008. Vol. 92. № 7. P. 071902.
  6. Mora A., Han F., Lubineau G. Estimating and understanding the efficiency of nanoparticles in enhancing the conductivity of carbon nanotube/polymer composites // Results in Physics. 2018. Vol. 10. P. 81-90. doi: 10.1016/j.rinp.2018.05.019.
  7. García D.B., Mansilla M.A., Crisnejo M., Farabollini H., Escobar M.M. Effect of carbon nanotubes content on the vulcanization kinetic in styrene-butadiene rubber compounds // Polymer Engineering and Science. 2019. Vol. 59. № S2. P. E327-E336.
  8. Yedra Á., Gutiérrez-Somavilla G., Manteca-Martínez C., González-Barriuso M., Soriano L. Conductive paints development through nanotechnology // Progress in Organic Coatings. 2016. Vol. 95. P. 85-90.
  9. Shen W., Feng L., Liu X., Luo H., Liu Z., Tong P., Zhang W. Multiwall carbon nanotubes-reinforced epoxy hybrid coatings with high electrical conductivity and corrosion resistance prepared via electrostatic spraying // Progress in Organic Coatings. 2016. Vol. 90. P. 139-146.
  10. Putz K.W., Compton O.C., Palmeri M.J., Nguyen S.T., Brinson L.C. High-nanofiller-content graphene oxide-polymer nanocomposites via vacuum-assisted self-assembly // Advanced Functional Materials. 2010. Vol. 19. № 19. P. 3322-3329.
  11. Huang Y.Y., Terentjev E.M. Dispersion of carbon nanotubes: mixing, sonication, stabilization, and composite properties // Polymers. 2012. Vol. 4. № 1. P. 275-295.
  12. Kugler S., Kowalczyk K., Spychaj T. Transparent epoxy coatings with improved electrical, barrier and thermal features made of mechanically dispersed carbon nanotubes // Progress in Organic Coatings. 2017. Vol. 111. P. 196-201.
  13. Ramier J., Gauthier C., Chazeau L., Stelandre L., Guy L. Payne effect in silica-filled styrene-butadiene rubber: Influence of surface treatment // Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics. 2007. Vol. 45. № 3. P. 286-298.
  14. Dourani A., Haghgoo M., Hamadanian M. Multi-walled carbon nanotube and carbon nanofiber/ polyacrylonitrile aerogel scaffolds for enhanced epoxy resins // Composites Part B: Engineering. 2019. Vol. 176. P. 107299. doi: 10.1016/j.compositesb.2019.107299.
  15. Haghgoo M., Ansari R., Hassanzadeh-Aghdam M.K., Nankali M. Analytical formulation for electrical conductivity and percolation threshold of epoxy multiscale nanocomposites reinforced with chopped carbon fibers and wavy carbon nanotubes considering tunneling resistivity // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2019. Vol. 126. P. 105616. doi: 10.1016/j.compositesa.2019.105616.
  16. Chen S., Chen L., Wang Y., Wang C., Miao M., Zhang D. Preparation of nanocomposites with epoxy resins and thiol-functionalized carbon nanotubes by thiol-ene click reaction // Polymer Testing. 2019. Vol. 77. P. 105912. doi: 10.1016/j.polymertesting.2019.105912.
  17. Morais M.V.C., Oliva-Avilés A.I., Matos M.A.S., Tagarielli V.L., Pinho S.T., Hübner C., Henning F. On the effect of electric field application during the curing process on the electrical conductivity of single-walled carbon nanotubes-epoxy composites // Carbon. 2019. Vol. 150. P. 153-167. doi: 10.1016/j.carbon.2019.04.087.
  18. Mo J.-H., Kim K.C., Jang K.-S. Well-dispersed carbon nanotube/polymer composite films and application to electromagnetic interference shielding // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2019. Vol. 80. P. 190-196. doi: 10.1016/j.jiec.2019.07.048.
  19. Cha J., Kim J., Ryu S., Hong S.H. Comparison to mechanical properties of epoxy nanocomposites reinforced by functionalized carbon nanotubes and graphene nanoplatelets // Composites Part B: Engineering. 2019. Vol. 162. P. 283-288. doi: 10.1016/j.compositesb.2018.11.011.
  20. Matos M.A.S., Pinho S.T., Tagarielli V.L. Predictions of the electrical conductivity of composites of polymers and carbon nanotubes by an artificial neural network // Scripta Materialia. 2019. Vol. 166. P. 117-121. doi: 10.1016/j.scriptamat.2019.03.003.
  21. Zare Y., Rhee K.Y. Calculation of the electrical conductivity of polymer nanocomposites assuming the interphase layer surrounding carbon nanotubes // Polymers. 2020. Vol. 12. № 2. P. 404. doi: 10.3390/polym12020404.
  22. Koltunowicz T.N. Test station for frequency-domain dielectric spectroscopy of nanocomposites and semiconductors // Journal of Applied Spectroscopy. 2015. Vol. 82. № 4. P.653-658.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах