Концентраційні та температурні залежності тепло- та електропровідности епоксидних гібридних композитів графітові нанопластинки/Fe/епоксидна смола
Ю. С. Перец, О. С. Яковенко, Л. Л. Вовченко, Т. А. Лень, О. В. Турков, Л. Ю. Мацуй
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 60, 01033 Київ, Україна
Отримано: 02.07.2022; остаточний варіант - 30.09.2022. Завантажити: PDF
Було досліджено концентраційні та температурні залежності електропровідности та теплопровідности композитних матеріялів (КМ) на основі епоксидної смоли (L285) з комбінованим наповнювачем графітові нанопластинки/карбонільне залізо (ГНП/Fe). Вміст ГНП варіювався від 0,7 до 4,0% об., а вміст Fe — 5,6% об. Виявлено, що додавання частинок Fe в композит GNP/L285 приводить до зменшення теплопровідности і більш складної залежности теплопровідности від концентрації ГНП. Такі зміни теплопровідности для трьохфазних КМ можуть бути пов’язані зі зростанням теплового контактного опору на міжфазних границях матриця–наповнювач, число яких значно зростає при додаванні частинок Fe. Експериментальні концентраційні залежності теплопровідности дво- і трифазних КМ з ГНП описано в рамках комбінованого моделю сумішей. Характер температурних залежностей теплопровідности двохфазних КМ ГНП/L285, Fe/L285 і трьохфазних композитів ГНП/Fe/L285 визначається збільшенням концентрації фононів і зростанням фонон-фононного розсіяння при нагріванні. Виявлено, що додавання 5,6% об. дисперсних частинок Fe у двохфазний композит ГНП/L285 майже не впливає на поріг перколяції, величина якого складає $\phi_{\textrm{c}}$ = 1,8% об. Це означає, що електропровідні ланцюжки формуються переважно з частинок ГНП у трифазному композиті, а електропровідні частинки не формують окремих неперервних ланцюжків і можуть виконувати лише роль «містків», що з’єднують частинки ГНП в електропровідних ланцюжках. Для концентрацій гібридного наповнювача вище порогу перколяції в рамках моделю ефективного електроопору було оцінено кількість електропровідних ланцюжків та величину контактного електроопору між частинками ГНП. Показано, що в КМ із вмістом ГНП менше та в околі порогу перколяції електронний транспорт в композитах здійснюється, головним чином, за рахунок стрибкового механізму провідности, а при концентраціях ГНП вище порогу перколяції реалізується тунельний механізм провідности внаслідок утворення великої кількости електропровідних ланцюжків з невеликим проміжком між провідними частинками.
Ключові слова: залізо, графітові нанопластинки, трифазний композит, теплопровідність, електропровідність.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i10/1255.html
PACS: 07.79.-v, 44.35.+c, 65.80.Ck, 72.80.Tm, 72.90.+y, 75.50.Bb