Комбинированная модель для описания электропроводимости систем на основе простых полиэфиров и углеродных нанотрубок

Э.А. Лысенков, канд. физ.-мат. наук
Николаевский национальный университет им. В.А. Сухомлинского
(Украина, 54030, Николаев, ул. Никольская, 24,
тел. (0512) 378812, е-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.),
В.В. Клепко, д-р физ.-мат. наук
Ин-т химии высокомолекулярных соединений НАН Украины
(Украина, 02160, Киев, Харьковское шоссе, 48,
тел. (044) 5593711, е-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

АННОТАЦИЯ

Предложена комбинированная теоретическая модель электропроводимости полимерных нанокомпозитов, с помощью которой описаны экспериментальные результаты для систем простой полиэфир—углеродные нанотрубки (УНТ). В комбинированной модели учтены вклады в общую электропроводимость от полимерной матрицы, межфазных слоев на границе полимер—УНТ, прямых контактов между УНТ и тоннелирования электронов. Предложенная модель хорошо описывает эксперимент в широком интервале концентраций УНТ и позволяет получать исчерпывающую информацию о процессах переноса зарядов в системе.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

перколяционное поведение, полимерные нанокомпозиты, электропроводимость, углеродные нанотрубки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Vargas-Bernal R., Herrera-Pårez G., Calixto-Olalde M.E., Tecpoyotl-Torres M. Analysis of DC electrical conductivity models of carbon nanotube-polymer composites with potential application to nanometric electronic devices // J. of Electric. and Comput. Engin.—2013.—Vol. 2013. —P. 1—14.
2. Taherian R. Development of an equation to model electrical conductivity of polymer-based carbon nanocomposites // ECS J. of Solid State Sci. Technol.—2014.—Vol. 3.—P.M26—M38.
3. Лысенков Э.А., Клепко В.В. Моделирование электропроводимости систем на основе простых полиэфиров и углеродных нанотрубок // Электрон. моделирование.—2016.— 38, №1. —С. 115—126.
4. Лисенков Е.А., Клепко В.В. Аналіз перколяційної поведінки електропровідності систем на основі поліетерів та вуглецевих нанотрубок // Журнал нано- та електронної фізики. — 2016.— Т. 8, № 1. —С. 01017-1—01017-7.
5. Spitalsky Z., Tasis D., Papagelis K., Galiotisa C. Carbon nanotube—polymer composites:chemistry, processing, mechanical and electrical properties // Progress in Polym. Sci. — 2010. —Vol. 35. — Ð. 357—401.
6. Bauhofer W., Kovacs J.Z. A review and analysis of electrical percolation in carbon nanotubes polymer composites // Compos. Sci. Technol.— 2009. — Vol. 69. — P. 1486—1498.
7. Елецкий А.В., Книжник А.А., Потапкин Б.В., Кенни Х.M. Электрические характеристики полимерных композитов, содержащих углеродные нанотрубки // УФН. — 2015.— T. 185.— C. 225—270.
8. Du J-H., Bai J., Cheng H-M. The present status and key problems of carbon nanotube based polymer composites // eXPRESS Polymer Letters. — 2007. — Vol. 1. — P. 253—273.
9. Lysenkov E., Melnyk I., Bulavin L. et al. Structure of polyglycols doped by nanoparticles with anisotropic shape // in L. Bulavin and N. Lebovka (eds.), Physics of Liquid Matter: Modern Problems, Springer Proceedings in Physics.—Switzerland: Springer International Publishing, 2015. —P. 165—198.
10. Лисенков Е.А., Клепко В.В. Особливості переносу зарядів у системі поліетиленгліколь вуглецеві нанотрубки // Журнал нано- та електронної фізики.—2013.—Т. 5,№3.— С. 03052-1—03052-6.
11. Lysenkov E.A., Yakovlev Y.V., Klepko V.V. Percolative properties of systems based on polypropylene glycol and carbon nanotubes // Ukr. Phys. J.—2013.—Vol. 58, №4.—P. 378—384.
12. Lysenkov E.A., Klepko V.V., Yakovlev Yu.V. Specifics of percolation behavior in the polyether—carbon nanotube systems doped with LiClO4 // Surface Engin. and Appl. Electrochem. — 2016. —Vol. 52, № 2. — З. 186—192.
13. Manilo M., Lebovka N., Barany S. Characterization of the electric double layers of multiwalled carbon nanotubes, laponite and nanotube + laponite hybrids in aqueous suspensions // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects.—2014.—Vol. 462.—P. 211—216.
14. Tomylko S., Yaroshchuk O., Lebovka N. Two-step electrical percolation in nematic liquid crystals filled with multiwalled carbon nanotubes // Phys. Rev. E.—2015.—Vol. 92.—P. 12502-1—12502-8.
15. Nettelblad B., Mertensson E.,Onneby C. et al. Two percolation thresholds due to geometrical
effects: experimental and simulated results // J. Phys. D: Appl. Phys.—2003.—Vol. 36, № 4. — P. 399—405.
16. Pang H., Chen C., Bao Yu. et al. Electrically conductive carbon nanotube/ultrahigh molecular weight polyethylene composites with segregated and double percolated structure // Mater. Lett.— 2012.— Vol. 79. — P. 96—99.
17. Ambrosetti G., Grimaldi C., Balberg I. et al. Solution of the tunneling-percolation problem
in the nanocomposite regime // Phys. Rev. B.—2010.—Vol. 81,№15.—P. 155434-1—155434-12.
18. Zhu L.-J., Cai W.-Z., Gu B.-Q., Tu S.-T. Tunneling percolation model of the electrical conductivity of particulate nanocomposites // Modern Physics Letters B.—2009.—Vol. 23, № 10. —P. 1273—1279.
19. Lisetski L.N., Fedoryako A.P., Samoilov A.N. et al. Optical transmission of nematic liquid crystal 5CB doped by single-walled and multi-walled carbon nanotubes // Eur. Phys. J. E.— 2014.—Vol. 37.—P. 68-1—68-7.

ЛЫСЕНКОВ Эдуард Анатольевич, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры физики Николаевского национального университета им. В.А. Сухомлинского. В 2008 г. окончил Николаевский госуниверситет им. В.А. Сухомлинского. Область научных исследований — структура,
электрические и теплофизические свойства полимерных нанокомпозитов, процессы перколяции в нанонаполненных полимерных системах.

КЛЕПКО Валерий Владимирович, д-р физ.-мат. наук, профессор, зав. отделом физики полимеров, зам. директора по научной работе Ин-та химии высокомолекулярных соединений НАН Украины. В 1985 г. окончил Киевский госуниверситет им. Т. Г. Шевченко. Область научных исследований — процессы перколяции в полимерных гелях и нанонаполненных полимерных системах, критические явления в полимерных растворах, фрактальные структуры в физике полимеров.

Полный текст: PDF (русский)