Структурные модели для описания рентгеновского рассеяния от 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.),
С.И. Бохван, аспирант, 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., Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

Èlektron. model. 2018, 40(3):105-117
https://doi.org/10.15407/emodel.40.03.105

АННОТАЦИЯ

Представлен обзор наиболее корректных структурных моделей для описания малоуглового рентгеновского рассеяния от углеродных нанотрубок (УНТ). Показано, что модель жестких стержней, в которой нанотрубки представлены как стержни, не учитывает их гибкость и агрегацию, поэтому плохо согласуется с экспериментом, модель гибких цилиндров не учитывает образование больших агрегатов из УНТ. Установлено, что модель гибких спутанных трубок хорошо описывает эксперимент в широком интервале углов рассеяния и позволяет получать исчерпывающую информацию о структурных параметрах УНТ и их агрегации.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

малоугловое рассеяние рентгеновских лучей, углеродные нанотрубки, структурные модели, фрактальная агрегация, радиус инерции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Varshney K. Carbon Nanotubes: A Review on Synthesis, Properties and Applications // International Journal of Engineering Research and General Science. 2014, V. 2,№4, р. 660—677.
2. Saifuddin N., Raziah A.Z., Junizah A.R. Carbon Nanotubes: A Review on Structure and Their Interaction with Proteins // Journal of Chemistry. 2013, V. 2013, Article ID 676815, 18 p.
3. Chavan R., Desai U., Mhatre P., Chinchole R. A Review: Carbon Nanotubes // International Journal of Pharmaceutical Sciences Review and Research. 2012, V. 13,№1, р. 125—134.
4. Ghoshal S. Polymer/Carbon Nanotubes (CNT) Nanocomposites Processing Using Additive Manufacturing (Three-Dimensional Printing) Technique: An Overview // Fibers. 2017, V. 5, р. 40-1—40-15.
5. Thess A., Jee R., Nikolaev P. et al. Crystalline ropes of metallic carbon nanotubes // Science. 1996, V. 273, р. 483—487.
6. Rols S., Almairac R., Henrard L. et al. Diameter distribution of single wall carbon nanotubes in nanobundles // Eur. Phys. J. B. 2000, V. 18, р. 201—205.
7. Rols S., Goncharenko I.N., Almairac R. et al. Polygonization of single-wall carbon nanotube bundles under high pressure // Phys. Rev. B. 2001, V. 64, р. 153401—153408.
8. Mollaamin F, Monajjemi M. Fractal Dimension on Carbon Nanotube-Polymer Composite Materials Using Percolation Theory // Jornal of Computational and Teoretical Nanoscience. 2012, V. 9, № 4, р. 597—601.
9. Schaefer D.W., Brown J.M., Anderson D.P. et al. Structure and dispersion of carbon nanotubes // J. Appl. Cryst. 2003, V. 36, р. 553—557.
10. Schaefer D.W., Zhao J., Brown J.M. et al. Morphology of dispersed carbon single-walled nanotubes // Chemical Physics Letters. 2003, V. 375, р. 369—375.
11. Inada T., Masunaga H., Kawasaki S. et al. Smallangle X-ray Scattering from Multi-walled Carbon Nanotubes (CNTs) Dispersed in Polymeric Matrix // Chemistry Letters. 2005,V. 34, № 4, р. 524—525.
12. Липатов Ю.С., Шилов В.В., Гомза Ю.П., Кругляк Н.Е. Рентгенографические методы изучения полимерных систем. Киев: Наук. думка. 1982, 296 с.
13. Vonk C.G. FFSAXS’s Program for the Processing of Small-Angle X-ray Scattering Data. Geleen, DSM. 1974, 83 p.
14. Zhao C., Hu G., Justice R. et al. Synthesis and characterization of multi-walled carbon nanotubes reinforced polyamide 6 via in situ polymerization // Polymer. 2005, V. 46, р. 5125—5132.
15. Лисенков Е.А., Гомза Ю.П., Клепко В.В., Куницький Ю.А. Структура багатошарових карбонанотрубок та нанокомпозитів на їх основі // Фізика та хімія твердого тіла. 2010, 11, № 2, с. 361—366.
16. Teixeira J. Small-Angle Scattering by Fractal Systems // J. Appl. Cryst. 1988, V. 21,№6, р. 781—785.
17. Brown J.M., Anderson D.P., Justice R.S. et al. Hierarchical morphology of carbon singlewalled
nanotubes during sonication in an aliphatic diamine // Polymer. 2005, V. 46, р. 10854—10865.
18. Beaucage G., Schaefer D.W. Structural studies of complex systems using small-angle scattering: a unified Guinier/power-law approach // J Non-Cryst Solids. 1994, V. 172, р. 797—805.
19. Beaucage G. Approximations Leading to a Unified Exponential/Power-Law Approach to Small-Angle Scattering // J. Appl. Cryst. 1995, V. 28, № 6, р. 717—728.
20. Schaefer D.W., Justice R.S., Koerner H. et al. Large-scale morphology of dispersed layered silicates // MRS Symp. Proc. 2005, V. 840, Q3.3.1—Q.3.3.6.
21. Roe R.-J. Methods of X-ray and Neutron Scattering in Polymer Science. New York: Oxford University Press, 2000, 352 р.

ЛЫСЕНКОВ Эдуард Анатольевич, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры физики и математики 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.

БОХВАН Сергей Иванович, аспирант Ин-та химии высокомолекулярных соединений НАН Украины. В 2013 г. окончил Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. Область научных исследований — фрактальные структуры в физике полимеров, структурирование наночастиц.

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