Микроволновые свойства и анизотропия электропроводности композитов с ориентированными многослойными углеродными нанотрубками в эпоксидной смоле

Л. Л. Вовченко, В. В. Загородний, Е. С. Яковенко, Л. Ю. Мацуй, В. В. Олейник, В. Л. Лаунец

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченка, ул. Владимирская, 64, 01601 Киев, Украина

Получена: 02.02.2016. Скачать: PDF

Были изготовлены эпоксидные композиты с ориентированными многослойными углеродными нанотрубками с применением переменного электрического поля в процессе отвердения композитов. Были использованы промышленные углеродные нанотрубки с внешним диаметром 10—30 нм и длиной 10—30 мкм. Концентрация нанотрубок варьировалась от 0,2 до 1,0% вес. Электропроводность на постоянном токе была измерена для двух ориентаций многослойных углеродных нанотрубок относительно направления электрического тока: параллельной и перпендикулярной. Точно так же, комплексная диэлектрическая проницаемость и электропроводность в микроволновом диапазоне были исследованы при параллельной и перпендикулярной ориентациях многослойных углеродных нанотрубок в композите относительно вектора электрического поля микроволнового излучения. Измеренная на постоянном токе электропроводность порядка 10$^{-7}$—10$^{-5}$ См/м значительно отличается от микроволновой электропроводности, которая составляет порядка 10$^{-2}$—10$^{-1}$ См/м. Анизотропия электропроводности изменяется от 18 до 26 при измерениях на постоянном токе и от 1,26 до 2,04 для микроволновых измерений. Такие различия в анизотропии электропроводности могут быть связаны с существенными различиями в механизмах электротранспорта при действии постоянного электрического поля и переменного электрического поля микроволнового излучения.

Ключевые слова: углеродные нанотрубки, полимерные композиты, электропроводность на постоянном токе, анизотропия, диэлектрическая проницаемость, потери на поглощение.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v38/i05/0657.html

PACS: 72.80.Tm, 77.22.Ch, 78.70.Gq, 81.05.U-, 81.07.De, 81.07.Pr, 82.35.Np


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. R. H. Friend, Conductive Polymers II: From Science to Applications (Shawbury: Rapra Technology Ltd.: 1993).
  2. V. Erokhin, M. K. Ram, and Ö. Yavuz, The New Frontiers of Organic and Composite Nanotechnology (Oxford: Elsevier: 2011).
  3. S. Maity, K. Singha, P. Debnath, and M. Singh, J. Safety Eng., 2: 11 (2013).
  4. V. Udmale, D. Mishra, R. Gadhave, D. Pinjare, and R. Yamgar, Orient. J. Chem., 29: 927 (2013). Crossref
  5. M. Chen, L. Zhang, S. Duan, S. Jing, H. Jiang, M. Luo, and C. Li, Nanoscale, 6: 3796 (2014). Crossref
  6. J. Li, P. C. Ma, W. S. Chow, C. K. To, B. Z. Tang, and J.-K. Kim, Adv. Funct. Mater., 17: 3207 (2007). Crossref
  7. J. Z. Kovacs, B. S. Velagala, K. Schulte, and W. Bauhofer, Compos. Sci. Technol., 67: 922 (2007). Crossref
  8. D. S. Bychanok, M. V. Shuba, P. P. Kuzhir, S. A. Maksimenko, V. V. Kubarev, M. A. Kanygin, O. V. Sedelnikova, L. G. Bulusheva, and A. V. Okotrub, J. Appl. Phys., 114: 114304 (2013). Crossref
  9. O. Malkina, H. Mahfuz, K. Sorge, A. Rondinone, J. Chen, K. More, S. Reeves, and V. Rangari, AIP Advances, 3: 042104 (2013). Crossref
  10. A. I. Oliva-Avilés, F. Avilés, V. Sosa, A. I. Oliva, and F. Gamboa, Nanotechnology, 23: 465710 (2012). Crossref
  11. M. Monti, M. Natali, L. Torre, and J. M. Kenny, Carbon, 50: 2453 (2012). Crossref
  12. L. An and C. R. Friedrich, J. Appl. Phys., 105: 074314 (2009). Crossref
  13. A. I. Oliva-Avilés, F. Avilés, V. Sosa, and G. D. Seidel, Carbon, 69: 342 (2014). Crossref
  14. M. S. Kumar, T. H. Kim, S. H. Lee, S. M. Song, J. W. Yang, K. S. Nahm, and E.-K. Suh, Chem. Phys. Lett., 383: 235 (2004). Crossref
  15. R. Chan, C. Fung, and W. Li, Nanotechnology, 15: S672 (2004). Crossref
  16. S.-J. Ma and W.-L. Guo, Chinese Phys. Lett., 25: 270 (2008). Crossref
  17. Y.-F. Zhu, C. Ma, W. Zhang, R.-P. Zhang, N. Koratkar, and J. Liang, J. Appl. Phys., 105: 054319 (2009). Crossref
  18. O. Yakovenko, L. Matzui, L. Vovchenko, and A. Zhuravkov, phys. status solidi (a), 211: 2718 (2014). Crossref
  19. L. F. Chen, C. K. Ong, C. P. Neo, V. V. Varadan, and V. K. Varadan, Microwave Electronics. Measurement and Materials Characterization (New York: Wiley: 2004). Crossref
  20. M. Pozar, Microwave Engineering (Hoboken: Wiley: 2005).
  21. Yu. S. Perets, L. Yu. Matzui, L. L. Vovchenko, Yu. I. Prylutskyy, P. Scharff, and U. Ritter, J. Mater. Sci., 49: 2098 (2014). Crossref
  22. B. E. Springett, Phys. Rev. Lett., 31, Iss. 24: 1463 (1973). Crossref
  23. J. H. Koo, Polymer Nanocomposites: Processing, Characterization, and Applications (New York: McGraw-Hill: 2006), p. 235.
  24. M. Buitelaar, T. N. A. Bachtold, M. Iqbal, and C .Schonenberger, Phys. Rev. Lett., 88: 156801 (2002). Crossref
  25. L. L. Vovchenko, V. V. Zagorodniy, L. Yu. Matzui, V. L. Launets, and V. V. Oliynyk, Proc. of 21st International Crimean Conference ‘CriMiCo Microwave and Telecommunication Technology’ (September 12–16, 2011, Sevastopol, Ukraine), p. 775.