Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

E. A. Lysenkov
«Simulation of Thermal Conductivity of Polymer Nanocomposites, Using Models Based on Thermal-Electrical Analogy»
0761–0772 (2019)

PACS numbers: 61.41.+e, 64.60.ah, 65.80.+n, 66.70.Hk, 66.70.Lm, 82.35.Lr, 82.35.Np

Запропоновано деякі теоретичні моделі теплопровідности полімерних нанокомпозитів, що базуються на термоелектричній аналогії, та проаналізовано відповідність їх експериментальним результатам для систем полімер–вуглецеві нанотрубки (ВНТ). Особливістю теплопровідности систем полімер–ВНТ, обраних для моделювання, є наявність перколяційного переходу, що більшість моделів теплопровідности не враховує. Тому, ґрунтуючись на термоелектричній аналогії, ми використали моделі, які добре описують перколяційну поведінку електропровідности систем полімер–ВНТ, а саме, моделі Бруґґемана, Фур’є та скейлінґів модель, і застосували ці моделі для опису теплопровідности. Встановлено, що модель, який ґрунтується на теорії ефективного середовища (модель Бруґґемана), не враховує наявности порогу перколяції за низького вмісту ВНТ і не може використовуватися для точного опису експериментальних даних. Виявлено, що модель Фур’є демонструє гарну відповідність експерименту, проте застосовний лише для систем, для яких спостерігається великий стрибок теплопровідности при досягненні порогу перколяції, тобто систем з низькою власною провідністю. Показано, що найкращу відповідність експериментальним даним демонструє скейлінґів модель, який, окрім порогу перколяції, враховує структурні характеристики кластерів, які формуються з вуглецевих нанотрубок.

Keywords: percolation behaviour, polymer nanocomposites, thermal conductivity, carbon nanotubes, thermal-electrical analogy