|
Литература
:
1. Боймирзаев А.С. Химия растительного сырья, 2009, №2. С.19–28
2.
Г.П. Александров, А.С. Боймирзаев, И.В. Клименков, Б.Г. Сухов, Б.А Трофимов
.
Российские нанотехнологии, 2019, том 14, № 1–2, с. 39–46
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
КОМПОЗИЦИОННЫХ ТЕРМОСТОЙКИХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
СОДЕРЖАЩИХ НАНО – ЧАСТИЦЫ НИКЕЛЯ
Боймуратов Ф.Т
1
., Абдурахманов У
2
., Исаев Х.И
1
.
1
Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности.
2
Национальный УниверситетУзбекистан.г.Ташкент.
2
Национальный Университет Узбекистана. Физический факультет. 100174
Ташкент, Узбекистан.
В последние годы исследования в области создания материалов со специальными и
практически важными электрофизическими свойствами на основе полимерных
композитов содержаще нано-частицы металлов значительно расширились. Разработан
комплекс методов, позволяющих формировать нано – частицы
1;2
.
Техник ва технологик фанлар со
ҳ
аларининг инновацион масалалари. ТДТУ ТФ 2020
97
Настоящая работа выполнена с целью изучения критического поведения
электропроводности и диэлектрической проницаемости композиционных термостойких
полимерных материалов на основе полиарилата
и фенелона в зависимости от
концентрации нано – частиц никеля.
Композиционные материалы, содержащие нано – частицы никеля были изготовлены
путем разложения формиатов никеля в среде термостойких полимеров. Готовили 3-5%
раствор полимера, в него добавляли порошки формиатов никеля. При постоянном
перемешивании выпаривали растворитель. Во избежание агрегации частиц формиатов
и выпадания их в осадок раствор до достижения высокой вязкости обрабатывали
ультразвуком на диспергаторе УЗДН-1 с частотой колебания 22 кГц, мощностью 0,3
Вт. Затем полученную смесь сушили в вакууме при 373 К для выпаривания остатков
растворителя. Далее температуру поднимали до 573 К и выдерживали при этой
температуре до полного разложения формиатав никеля в среде полимера. Объемную
долю никеля в композиции варьировали от 0,02 до 0,6. Методом малоуглового
рентгеновского исследования показано, что диаметр металлических кластеров металлов
в композитах
30 нм. Электрические измерения проводили на образцах
цилиндрической формы (диаметр 15 и высота 2
3мм), полученных горячим
прессованием. Выбор оптимальных условий получения композиционных материалов
определен по данным исследований их механических свойств.
Результаты измерений электропроводности (
) композитов в зависимости от
объемной доли наполнителя (V
1
) представлены на рис 1. В области V
1
= 0,08-0,15
наблюдается резкий рост
от значений
2
полимера до
1
наполнителя. Критическая
концентрация V
с
(порог протекания), при которой впервые образуется бесконечный
кластер из частиц наполнителя определена дифференцированием Lg
композитов по
V
1
и для композиций на основе фенилона и полиарилата, содержащих нано – частицы
никеля соответственно равна 0,105 и 0,125 (рис 1. а).
Рис. 1
Зависимость электропроводности
(
) от объемного содержания
наночастицы никеля (V
1
) для
композитов на основе фенилона (I) и
полиарилата (2): I ; 2 -
экс
;
3; 4 -
рас
по формуле (1) и 5 -
рас
по формуле (2);
а – зависимость dLg
/ dv
1
от V
1.
Как видно из рис. 1 зависимость
от V
1
при V
1
V
с
рассчитанная по формуле
(V
1
)
=
1
t
c
c
V
V
V
1
1
,
(1)
полученной в рамках теории протекания
3
, хорошо совпадает с экспериментальными
результатами. При этом критический индекс t был определен из угла наклона
зависимости Lg
от Lg (V
1
- V
c
/ 1- V
c
), а
1
путем экстраполяции прямолинейной
участок, этой зависимости при V
1
-- 1.
Зависимость
от V
1
при V
1
< V
c
, рассчитанная по формуле
3
=
2
q
c
c
V
V
V
1
, (2)
Техник ва технологик фанлар со
ҳ
аларининг инновацион масалалари. ТДТУ ТФ 2020
98
где q- критический индекс
(для трехмерных систем q= 0,98), приведена на рис 1. Как
вытекет из (2), значение
систем при V
1
< V
c
должно быть порядка значения
2
непроводящего компонента. Несовпадение экспериментальных значений
для
металлополимеров с нано-частицами никеля с расчетными при 0,05
V
1
< V
c
показывает, что хотя в них не образуется бесконечный кластер из частиц никеля, их
,
исходя из неоднородного распределения размеров нано- частиц и пространственного их
распределения в таких системах
1,2
, по-видимому, определяется туннелированием
электронов от одного изолированного нейтрального зерна к другому. В пользу такого
заключения говорит сильная температурная зависимость
композитов, содержащих
металл ниже критического значения.
В частотной (f) зависимости диэлектрической проницаемости (
) в исследованных
системах имеется две области: при низких частотах (20
1000Гц)
(f
1
V
1
) уменьшается
существенно, дальнейшее увеличение f до ~10
8
Гц приводит к слабой зависимости
от
f.
Значения
композитов, найденных путем экстраполяции низкочастотных данных
к нулевой частоте, показаны на рис. 2.
Рис. 2
Зависимость диэлектрической
проницаемости композиций на основе
полиарилата, содержащих нано-
частицы (I) и высокодисперсный
( - I
3 мкм) (2) порошок
никеля, от объемного содержания
наполнителя (V
1
)
3 и 4- расчетиье значение
по
формуле (3).
Там же показаны результаты
исследования
композиции на основе полиарилата и высокодисперсного порошка
никеля, (1
3 мкм) полученной механическим перемешиванием компонентов в
агатовой шаровой менщев течении 7 часов. Как видно из рис2 зависимость
для
композитов, полученных перемешиванием компонентов, от V
1
при V
1
< V
с
хорошо
описывается степенной формулой.
2
q
c
c
V
V
V
1
, (3)
где
2
- диэлектрическая проницаемость полимера. Аналогичные результаты были
получены в работе
4
. Как видно из рис2, экспериментальные значения
(0,V
1
)
композитов, содержащих наночастицы никеля при 0,051
с
не совпадает с
рассчетными по(3). При этом в формуле (3)были использованы значения V
с
определенные из зависимости dlg
/dV
1
от V
1
(рис1 а ).
Изменение
композитов, содержащих высокодисперсные частицы никеля, от V
1
обусловлено тем
5
, что вблизи порога протекания толщина диэлектрической
прослойки между островками металла уменьшается и одновременно увеличивается
общая плошадь поверхности таких «элементарных конденсаторов», что и приводит к
резкому увеличению
композиции. В композиционных полимерных материалах,
содержащих нано-частицы никеля вдали от порога протекания, как видно из рис2,
имеет достаточно высокое значение. Эти результаты показывают, что композиционные
полимерные материалы, содержащие нано частицы порошков металлов, могут быт
использованы как новые материалы в электронике и СВЧ-технике.
Техник ва технологик фанлар со
ҳ
аларининг инновацион масалалари. ТДТУ ТФ 2020
99
Do'stlaringiz bilan baham: |
