Выпуски

/

2018

/

том 16 /

выпуск 1

Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

O. V. Maruzhenko, Ye. P. Mamunya, S. Pruvost, and G. Boiteux
«Electrophysical and Thermomechanical Properties of the Segregated Polymeric Systems Containing Carbon Fillers»
0041–0054 (2018)

PACS numbers: 62.23.Pq, 62.25.De, 72.80.Tm, 81.05.Lg, 81.05.Qk, 81.05.ue, 83.85.Vb

Досліджено електричні та механічні властивості полімерних композитів з карбоновим мікро- (антрацит — А), нано- (графен — Гр) та гібридним наповнювачем (графен/антрацит — Гр/А) зі статистичним і сеґреґованим розподілом наповнювача у полімерній матриці. Показано, що величина порогу перколяції для сеґреґованої системи на порядок нижча, аніж для систем зі статистичним розподілом, а для системи з нанорозмірним наповнювачем — значно нижча, аніж для композиту з мікронаповнювачів. Гібридний наповнювач графен–антрацит (Гр/А) демонструє поріг перколяції нижче розрахованого за правилом суміші. Синергізм впливу мікро- та нанонаповнювачів пояснюється бріджинґ-ефектом, який зумовлений розташуванням наночастинок у проміжках між мікрочастинками наповнювача. Танґенс механічних втрат в області температури топлення утворює пік при збільшенні концентрації наповнювача у композитах з індивідуальним наповнювачем, що можна пояснити зростанням втрат, пов’язаних із тертям частинок. У композиції з гібридним наповнювачем цей ефект ослаблений з огляду на те, що чергування мікро- та наночастинок у стінці каркаса зменшує механічний вплив сусідніх частинок.

Keywords: polymer composites, carbon micro- and nanofillers, segregated systems, electrical conductivity, mechanical losses

References

1. P. Huan, Z. Yi-Chuan, C. Tao, Z. Bao-Qing, and L. Zhong-Ming, Appl. Phys. Let., 96, No. 25: 1907 (2010).
2. M. Knite, K. Ozols, J. Zavickis, V. Tupureina, I. Klemenoks, and R. Orlovs, J. Nanosci. and Nanotech., 9, No. 6: 3587 (2009). https://doi.org/10.1166/jnn.2009.NS34
3. A. C. Clark, S. P. Ho, and M. LaBerge, Tribol. Int., 39, No. 11: 1327 (2006). https://doi.org/10.1016/j.triboint.2005.10.004
4. Ye. Mamunya, E. Privalko, Ye. Lebedev, V. Privalko, F. Balta Calleja, and P. Pissis, Macromol. Symp., 169, No. 1: 297 (2001). https://doi.org/10.1002/1521-3900(200105)169:1<297::AID-MASY297>3.0.CO;2-Z
5. G. Gelves, M. Al-Saleh, and U. Sundararaj, J. Mater. Chem., 21, No. 3: 829 (2011). https://doi.org/10.1039/C0JM02546A
6. T. Deplancke, O. Lame, S. Barrau, K. Ravi, and F. Dalmas, Polymer, 111: 204 (2017). https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.01.040
7. R. P. Kusy, J. Appl. Phys., 48, No. 12: 5301 (1977). https://doi.org/10.1063/1.323560
8. S. Miriyala, Y. Kim, L. Liu, and J. Grunlan, Macromol. Chem. Phys., 209: 2399 (2008). https://doi.org/10.1002/macp.200800384
9. H. Hu, G. Zhang, L. Xiao, H. Wang, Q. Zhang, and Z. Zhao, Carbon, 50, No. 12: 4596 (2012). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.05.045
10. J. Gao, Z. Li, Q. Meng, and Q. Yang, Mater. Lett., 62, No. 20: 3530 (2008). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.03.053
11. J. Thomassin, C. J r me, T. Pardoen, C. Bailly, I. Huynen, and C. Detrembleur, Mater. Sci. Eng. R: Rep., 74, No.7: 211 (2013). https://doi.org/10.1016/j.mser.2013.06.001
12. T. Gong, S. P. Peng, R. Y. Bao, W. Yang, B. H. Xie, and M. B. Yang, Compos. Part B: Eng., 99: 348 (2016). https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.06.031
13. N. George, P. K. Bipinbal, B. Bhadran, A. Mathiazhagan, and R. Joseph, Polymer, 112: 264 (2017). https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.01.082
14. T. J. Yoo, E. B. Hwang, and Y. G. Jeong, Compos. Part A: Appl. Sci. Manuf., 91: 77 (2016).
15. P. G. Ren, S. Y. Hou, F. Ren, Z. P. Zhang, Z. F. Sun, and L. Xu, Compos. Part A: Appl. Sci. Manuf., 90: 13 (2016). https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.06.019
16. S. Pusz, U. Szeluga, B. Nagel, S. Czajkowska, H. Galina, and J. Strzezik, Polym. Compos., 36: 336 (2014). https://doi.org/10.1002/pc.22948
17. Ye. Mamunya, M. Iurzhenko, E. Lebedev, V. Levchenko, O. Chervakov, O. Matkovska, and O. Sverdlikovska, Electroactive Polymer Materials (Kyiv: Alpha-Reklama: 2013) (in Ukrainian).
18. D. Stauffer and A. Aharony, Introduction to Percolation Theory (London: CRC Press: 1994).
19. N. Lebovka, M. Lisunova, Y. P. Mamunya, and N. Vygornitskii, J. Phys. D: Appl. Phys., 39, No. 10: 2264 (2006). https://doi.org/10.1088/0022-3727/39/10/040
20. P. M. Kogut and J. P. Straley, J. Phys. C: Solid State Phys., 12, No. 11: 2151 (1979). https://doi.org/10.1088/0022-3719/12/11/023
21. Y. Mamunya, A. Boudenne, N. Lebovka, L. Ibos, Y. Candau, and M. Lisunova, Compos. Sci. Technol., 68, No. 9: 1981 (2008). https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2007.11.014
22. D. S. McLachlan, C. Chiteme, W. D. Heiss, and J. Wu, Phys. B: Condens. Matter, 338, Nos. 1-4: 261 (2003). https://doi.org/10.1016/j.physb.2003.08.003
23. V. Levchenko, Y. Mamunya, G. Boiteux, M. Lebovka, P. Alcouffe, G. Seytre, and E. Lebedev, Eur. Polym. J., 47, No. 7: 1351 (2011). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2011.03.012
24. E. P. Mamunya, V. V. Davidenko, and E. V. Lebedev, Polym. Compos., 16, No. 4: 319 (1995). https://doi.org/10.1002/pc.750160409
25. U. Szeluga, B. Kumanek, and B. Trzebicka, Compos. Part A: Appl. Sci. Manuf., 73: 204 (2015). https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.02.021
26. P. C. Ma, M. Y. Liu, H. Zhang, S. Q. Wang, R. Wang, K. Wang, Y. K. Wong, B. Z. Tang, S. H. Hong, K. W. Paik, and J. K. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces, 1, No. 5: 1090 (2009). https://doi.org/10.1021/am9000503
27. M. H. Al-Saleh, Synth. Met., 209: 41 (2015). https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2015.06.023
28. D. I. Chukov, A. A. Stepashkin, A. V. Maksimkin, V. V. Tcherdyntsev, S. D. Kaloshkin, K. V. Kuskov, and V. I. Bugakov, Compos. Part B, 76: 79 (2015). https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.02.019
29. A. Mierczynska, M. Mayne-L'Hermite, G. Boiteux, and J. K. Jeszka, J. Appl. Polym. Sci., 105: 158 (2007). https://doi.org/10.1002/app.26044
30. M. A. Pegoretti, C. Migliaresi, and G. Marom, Compos. Sci. Technol., 60: 1181 (2000).
31. Z. You and D. Li, Mater. Lett., 112: 197 (2013). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2013.09.013
32. R. F. Landel and L. E. Nielsen, Mechanical Properties of Polymers and Composites. Second Edition (Boca Raton, Florida: CRC Press: 1993).

Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача