Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2025 Том 23, Випуск 4
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Open Access

Antonina NAUMENKO1, Iryna DOROSHENKO1, Lyudmila MATZUI1, Liudmyla VOVCHENKO1, Volodymyr MATSUI1, Inna KIRIAN2, and Oleksandr RUD2

1Taras Shevchenko National University of Kyiv, 60, Volodymyrska Str., UA-01601 Kyiv, Ukraine
2G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics, N.A.S. of Ukraine, 36, Academician Vernadsky Blvd., UA-03142 Kyiv, Ukraine

Vibrational Spectra and Structural Features of Polymer Composites with Carbon Nanomaterials as Fillers

1029–1040 (2025)

PACS numbers: 61.48.De, 78.20.Ci, 78.30.Na, 81.05.U-, 81.07.De, 82.35.Np, 82.80.Gk

Надійшла 21 серпня 2025 р.

Полімерні композити, що містять вуглецеві наноматеріяли, привернули значну увагу дослідників завдяки своїм унікальним фізико-хемічним властивостям і широкому спектру застосувань. Зокрема, композитні матеріяли на основі епоксидної смоли та поліетилену, легованих вуглецевими наночастинками, демонструють поліпшені механічні, електричні й оптичні характеристики, що робить їх перспективними для використання в авіаційній, електронній, автомобільній і біомедичній промисловостях. Одним з ключових аспектів дослідження таких композитів є вивчення їхніх структурних особливостей і взаємодії між полімерною матрицею та наповнювачем. Важливим інструментом для цього є спектроскопічні методи аналізи, зокрема коливна спектроскопія, яка дає змогу одержувати інформацію про молекулярну структуру та міжфазні взаємодії в матеріялах. Вивчення спектрів комбінаційного розсіяння світла (РС) та інфрачервоного (ІЧ) вбирання уможливлює оцінити зміни внутрішньомолекулярної динаміки та характер зв'язків у полімерній матриці з урахуванням впливу вуглецевих нанонаповнювачів. У цій статті розглядаються особливості коливних спектрів епоксидних і поліетиленових композитів з вуглецевими наноматеріялами, аналізується вплив їх на структуру полімерної матриці й обговорюються можливі механізми взаємодії між компонентами композиту.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: полімерні нанокомпозити, вуглецеві нанотрубки, графенові нанопластинки, ІЧ-спектроскопія на основі Фур'є-перетвору, Раманова спектроскопія

Цитування:
Antonina Naumenko, Iryna Doroshenko, Lyudmila Matzui, Liudmyla Vovchenko, Volodymyr Matsui, Inna Kirian, and Oleksandr Rud, Vibrational Spectra and Structural Features of Polymer Composites with Carbon Nanomaterials as Fillers, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 23, No. 4: 1029–1040 (2025); https://doi.org/10.15407/nnn.23.04.1029

Фінансування / Подяки:
Partial financial support for this work was provided by the National Research Foundation of Ukraine within the framework of the program 'Excellent science in Ukraine' (project 2023.03/0193, Raman spectra study) and by the Department of target training of Taras Shevchenko National University of Kyiv at National Academy of Sciences of Ukraine (project #8F-2024), which involved joint teams of scientists from Taras Shevchenko National University of Kyiv and the G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the N.A.S. of Ukraine.

ЛІТЕРАТУРА
  1. Chinnamayan Sudharsana, Nazim Anvarsha, and Palanichamy Kalyani, Nanocomposites Properties, Preparations and Applications (IntechOpen: 2024); https://doi.org/10.5772/intechopen.114402
  2. Davood Peyrow Hedayati, Stefania Termine, Christopher Bascucci, Paul Al Malak, Paolo Bondavalli, Dionisis Semitekolos, Frank Clemens, Costas Charitidis, and Robert Böhm, J. Phys. Mater., 8: 012001 (2025); https://doi.org/10.1088/2515-7639/ad91e1
  3. Yuanfeng Wang, Mohanapriya Venkataraman & Jiří Militký, Advanced Multifunctional Materials from Fibrous Structures. Advanced Structured Materials (Eds. Jiři Militký and Mohanapriya Venkataraman) (Singapore: Springer: 2023), vol. 201, p. 199-225; https://doi.org/10.1007/978-981-99-6002-69
  4. Samarjeet Singh Siwal, Qibo Zhang, Nishu Devi, and Vijay Kumar Thakur, Polymers, 12: 505 (2020); https://doi.org/10.3390/polym120305
  5. Ian Hamerton, Brendan J. Howlin, and Peter Jepson, Chem. Rev., 224, Iss. 1-2: 67 (2002); https://doi.org/10.1016/S0010-8545(01)00393-9
  6. Henry Lee and Kris Neville, Handbook of Epoxy Resins (New York-San Francisko-Toronto-London-Sydney: McGraw-Hill: 1972); https://ia601506.us.archive.org/21/items/in.ernet.dli.2015.148152/2015.148152.Handbook-Of-Epoxy-Resins.pdf
  7. D. Rosu, A. Mititelu, and C. N. Caşcaval, Polym. Test., 23, Iss. 2: 209 (2004); https://doi.org/10.1016/S0142-9418(03)00082-5
  8. Ewa Schab-Balcerzak, Henryk Janeczek, Bożena Kaczmarczyk, Henryk Bednarski, Danuta Sęk, and Andrzej Miniewicz, Polymer, 45, Iss. 8: 2483 (2004); https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.02.027
  9. E. Sahmetlioglu, H. Mart, H. Yuruk, and Y. Sürme, Chem. Pap., 60: 65 (2006); https://doi.org/10.2478/s11696-006-0012-1
  10. Hana Vaskova and Vojtěch Křesálek, ACMOS'11: Proceedings of the 13th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modelling & Simulation (May 27-29, 2011, Canary Islands, Spain), p. 357-361.
  11. G. Sorates, Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies (England: John Wiley & Sons Ltd: 2001).
  12. R. E. Lyon, K. E. Chike, and S. M. Angel, Appl. Polym. Sci., 53: 1805 (1994); https://doi.org/10.1002/app.1994.070531310
  13. J. V. Gulmine, P. R. Janissek, H. M. Heise, and L. Akcelrud, Polym. Test., 21, Iss. 5: 557 (2002); https://doi.org/10.1016/S0142-9418(01)00124-6
  14. M. J. Gall, P. J. Hendra, C. J. Peacock, M. E. A. Cudby, and H. A. Willis, Polymer, 13, Iss. 3: 104 (1972); https://doi.org/10.1016/S0032-3861(72)80003-X
  15. R. P. Paradkar, S. S. Sakhalkar, X. He, and M. S. Ellison, J. Appl. Polym. Sci., 88, Iss. 2: 545 (2003); https://doi.org/10.1002/app.11719
  16. Jiang-Bin Wu, Miao-Ling Lin, Xin Cong, He-Nan Liu, and Ping-Heng Tan, Chem. Soc. Rev., 47, Iss. 5: 1822 (2018); https://doi.org/10.1039/C6CS00915H
  17. E. F. Antunes, A. O. Lobo, E. J. Corat, V. J. Trava-Airoldi, A. A. Martin, and C. Veríssimo, Carbon, 44, Iss. 11: 2202 (2006); https://doi.org/10.1016/j.carbon.2006.03.003
  18. Vijay B. Sarode, Ravindra D. Patil, and Gopal E. Chaudhari, Materials Today: Proceedings (2023); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.288
  19. Navneet Soin, Susanta Sinha Roy, Christopher O'Kane, James A. D. McLaughlin, Teck H. Lim, and Crispin J. D. Hetherington, Cryst. Eng. Comm., 13, Iss. 1: 312 (2011); https://doi.org/10.1039/c0ce00285b
  20. Shadpour Mallakpour and Amin Zadehnazari, Soft Mater., 11, Iss. 4: 494 (2013); https://doi.org/10.1080/1539445X.2011.643329
  21. C. M. Damian, S. A. Garea, E. Vasile, and H. Iovu, Compos. Part B: Eng., 43, Iss. 8: 3507 (2012); https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.11.052
  22. Rasheed Atif and Fawad Inam, Graphene, 5, No. 2: 96 (2016); https://doi.org/10.4236/graphene.2016.52011
  23. V. Balevicius, V. Sablinskas, I. Doroshenko, and V. Pogorelov, Ukr. J. Phys., 56, Iss. 8: 855 (2011); https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022051/2271
  24. O. Mishchuk, I. Doroshenko, V. Sablinskas, and V. Balevicius, Struct. Chem., 27, Iss. 1: 243 (2016); https://doi.org/10.1007/s11224-015-0692-7