Мікрохвильові властивості та анізотропія електропровідності композитів з орієнтованими багатошаровими вуглецевими нанотрубками в епоксидній смолі

Л. Л. Вовченко, В. В. Загородній, О. С. Яковенко, Л. Ю. Мацуй, В. В. Олійник, В. Л. Лаунець

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 64, 01601 Київ, Україна

Отримано: 02.02.2016. Завантажити: PDF

Було виготовлено епоксидні композити з орієнтованими багатошаровими вуглецевими нанотрубками із застосуванням змінного електричного поля в процесі твердіння композитів. Було використано промислові вуглецеві нанотрубки з зовнішнім діяметром 10—30 нм та довжиною 10—30 мкм. Концентрація нанотрубок варіювалася від 0,2 до 1,0% ваг. Електропровідність на постійному струмі було виміряно для двох орієнтацій багатошарових вуглецевих нанотрубок відносно напрямку електричного струму: паралельної та перпендикулярної. Так само, комплексну діелектричну проникність та електропровідність у мікрохвильовому діяпазоні було досліджено при паралельній та перпендикулярній орієнтаціях багатошарових вуглецевих нанотрубок у композиті відносно вектора електричного поля мікрохвильового випромінення. Виміряна на постійному струмі електропровідність порядку 10$^{-7}$—10$^{-5}$ См/м значно відрізняється від мікрохвильової електропровідности, яка є порядку 10$^{-2}$—10$^{-1}$ См/м. Анізотропія електропровідности змінюється від 18 до 26 при вимірюваннях на постійному струмі та від 1,26 до 2,04 для мікрохвильових вимірювань. Така ріжниця в анізотропії електропровідности може бути пов’язана з суттєвою ріжницею в механізмах електротранспорту при дії постійного електричного поля та змінного електричного поля мікрохвильового випромінення.

Ключові слова: вуглецеві нанотрубки, полімерні композити, електропровідність на постійному струмі, анізотропія, діелектрична проникність, втрати на поглинання.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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.