Моделирование 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) 37 88 12, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.),
В.В. Клепко, д-р физ.-мат. наук
Ин-т химии высокомолекулярных соединений НАН Украины
(Украина, 02160, Киев, Харьковское шоссе, 48,
тел. (044) 559 37 11, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.)

АННОТАЦИЯ

Проаналізовано основні теоретичні моделі електропровідності полімерних нанокомпозитів та їх відповідність експериментальним результатам для систем поліетер — вуглецевінанотрубки (ВНТ). Показано, що теоретичні моделі Скарісбріка, МакКаллуфа та Кеіса добре описують експеримент лише в області концентрацій, яки перевищують поріг перколяції, а сігмоідальна модель, яка враховує існування порогу перколяції, досить добре описує експериментальні дані електропровідності систем поліетер — ВНТ у широкому інтервалі концентрацій.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

перколяционное поведение, полимерные нанокомпозиты, электропроводимость, углеродные нанотрубки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Mittal G., Dhand V., Rhee K.Y. et al. A review on carbon nanotubes and graphene as fillers in reinforced polymer nanocomposites // J. of Indust. and Engin. Chem.—2015.—Vol. 21.—P. 11—25.
2. Bauhofer W., Kovacs J.Z. A review and analysis of electrical percolation in carbon nanotubespolymer composites // Compos. Sci. Technol.—2009.—Vol. 69.—P. 1486—1498.
3. McNally T., P îtschke P. Polymer-Carbon Nanotube Composites: Preparation, Properties and Applications.— Cambridge: Woodhead Publishing, 2011. —820 p.
4. Zhang J.,MineM., Zhu D., Matsuo M. Electrical and dielectric behaviours and their compositeswith lowpercolation threshold // Carbon.—2009.—Vol. 47, No 5.—P. 1311—1320.
5. Bao H.-D., Sun Y., Xiong Z.-Y. et al. Effects of the dispersion state and aspect ratio of carbon nanotubes on their electrical percolation threshold in a polymer // J. Appl. Polym. Sci. —2013.— Vol. 128, No 1. — P. 735—740.
6. Лисенков Е.А., Клепко В.В. Особливості переносу зарядів у системі поліетиленгліколь / вуглецеві нанотрубки // Журнал нано- та електронної фізики.—2013.—5, №3. — С. 03052-1—03052-6.
7. Lysenkov E.A., Yakovlev Y.V., Klepko V.V. Percolative properties of systems based on polypropyleneglycol and carbon nanotubes // Ukr. Phys. J.—2013.—Vol. 58, No 4.—P. 378—384.
8. Лисенков Е.А., Клепко В.В., Яковлев Ю.В. Вплив особливостей полімерної матриці на перколяційну поведінку нанокомпозитів поліетер — вуглецеві нанотрубки // Наноструктурне матеріалознавство. — 2013. — № 3—4. — С. 46—54.
9. Scarisbrick R.M. Electrically conducting mixtures // J. Phys. D. Appl. Phys. — 1973. — Vol. 6. — P. 2098—2110.
10. Ram R., Rahaman M., Khastgir D. Electrical properties of polyvinylidene fluoride (PVDF)/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) semi-transparent composites: Modelling of DC conductivity // Composites: Part A. — 2015. — Vol. 69. — P. 30—39.
11. McCullough R.L. Generalized combining rules for predicting transport properties of composite materials // Compos. Sci. Technol.— 1985. — Vol. 22. — P. 3—21.
12. Clingerman M.L., Weber E.H., King J.A., Schulz K.H. Development of an additive equation for predicting the electrical conductivity of carbon-filled composites // J. Appl. Polym. Sci. — 2003.— Vol. 88. — P. 2280—2299.
13. Keith J.M., King J.A., Barton R.L. Electrical Conductivity Modeling of Carbon-Filled Liquid-Crystalline Polymer Composites // J. Appl. Polym. Sci.—2006.—Vol. 102.—P. 3293— 3300.
14. Tjorve E. Shapes and functions of species-area curves: a review of possible models // J. of Biogeography.— 2003.— Vol. 30, No 6. — P. 827—835.
15. Vargas-Bernal R., Herrera-Pårez G., Calixto-Olalde M.E., Tecpoyotl-TorresM. 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.
16. Taherian R. Development of an equation to model electrical conductivity of polymer-based carbon nanocomposites // ECS J. of Solid State Sci. and Technol.—2014.—Vol. 3, No 6. — P. M26—M38.

ЛЫСЕНКОВ Эдуард Анатольевич, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры физики Николаевского национального университета им. В.А. Сухомлинского, который окончил в 2008 г. 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, зам. директора по научной работе, зав. отделом физики полимеров 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)