Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
2026 рік том 24, вип. 1
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Відкритий доступ

Ameen Alwan MOHAIMEED1,2 та Maher Hassan RASHEED3

1College of Sciences, Medical Physics Department, Al-Mustaqbal University, 51001 Babil, Iraq
2Directorate of Education Babylon, Ministry of Education, Homs, Iraq
3College of Basic Education, Department of Science, University of Babylon, Hilla, Iraq

The Effect of Increasing ZnO Nanomaterial in PVA–ZnO Nanocomposites and Investigating Some of Their Properties for Utilization as Humidity Sensor

249–265 (2026)

Індекси PACS: 07.07.Vx, 68.37.Hk, 68.37.Vj, 68.55.J-, 72.80.Tm, 78.20.Ci, 78.67.Sc

Одержано 5 серпня 2024 р.

Це дослідження має на меті приготування полівінілового спирту (ПВС) зі співвідношенням компонентів 0,2, 0,4 та 0,6 мас.% методом лиття та товщиною у 270±5 мкм. Морфологічні характеристики досліджено за допомогою емісійної (автоелектронної) сканувальної електронної мікроскопії та інфрачервоної спектроскопії на основі Фур'є-перетвору; результати показали, що композити мають однорідну та зернисту структуру, а ZnO добре розподілений у полімері. Причиною посиленого руху зарядів є дія сітки наноматеріялів, вставлених у полімер. Аналіза даних інфрачервоної спектроскопії на основі Фур'є-перетвору виявила піки вбирання в околі 3251,3 см−1 і 2812 см−1, зумовлені зв'язком O–H, що вказує на наявність полівінілового спирту. Вбирання одержаних композитів збільшується зі збільшенням концентрації наноматеріялів, досягнувши 93% за 6 мас.%. Крім того, заборонена енергетична зона зменшується зі збільшенням концентрації наноматеріялів до 2,87–2,73 еВ, а всі оптичні параметри α, n, k, εr і εi збільшуються зі збільшенням концентрації наноматеріялів. Для всіх зразків діелектрична проникність зменшується зі збільшенням частоти та збільшується зі збільшенням концентрації наноматеріялів у полімері. Зменшення впливу поляризації заряду є основним чинником діелектричних втрат нанокомпозиту ПВС–ZnO; водночас збільшення концентрації наноматеріялів призводить до збільшення діелектричних втрат. Підвищення частоти електричного поля та збільшення концентрації наноматеріялів підвищують електропровідність. Датчик вологости майже не демонструє гістерези вологости, а його опір зменшується з підвищенням вологости та концентрації оксиду Цинку. Це робить зазначені плівки корисними для електронних застосувань і світлофільтрів, а також їх можна використовувати як ультрафіолетові детектори та датчики вологости.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: нанокомпозити полівініловий спирт–ZnO, електричні властивості на змінному струмі, морфологічні властивості, оксид Цинку, датчик вологости

Цитування:
Ameen Alwan Mohaimeed та Maher Hassan Rasheed, Вплив збільшення наноматеріялу ZnO в нанокомпозитах ПВС–ZnO та дослідження деяких їхніх властивостей для використання як датчика вологости, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 24, № 1: 249–265 (2026); https://doi.org/10.15407/nnn.24.01.0249

Подяки:
Автори висловлюють щиру подяку за технічну підтримку з боку Університету Аль-Мустакбаль, Університету Вавилону та Відділу прикладних наук Університету технологій, Багдад, Ірак.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
  1. Shehu Sa’ad Abdullahi, Rania Edrees Adam Mohammad, Ahmad Hussaini Jagaba, Haruna Musa, and Abdullahi Haruna Birniwa, Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 9: 100570 (2023); https://doi.org/10.1016/j.cscee.2023.100570
  2. Gaurav Choudhary, Jyoti Dhariwal, Moumita Saha, Shruti Trivedi, Manoj K. Banjare, Rahul Kanaoujiya, and Kamalakanta Behera, Environmental Science and Pollution Research, 31, Iss. 7: 10296 (2024); https://doi.org/10.1007/s11356-023-25468-w
  3. Sheng Dai, Mengchao Cui, Jiahui Li, and Meng Zhang, Coatings, 14, Iss. 7: 822 (2024); https://doi.org/10.3390/coatings14070822
  4. Tawfik A. Saleh, Prakash Parthasarathy, and Muhammad Irfan, Trends in Environmental Analytical Chemistry, 24: e00067 (2019); https://doi.org/10.1016/j.teac.2019.e00067
  5. O. Anthony Ogunmefun, B. Lawrence Bayode, T. Jamiru, and Peter A. Olubambi, Journal of Alloys and Compounds, 960: 170407 (2023); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.170407
  6. Aditya Prakash Kanth and Aditya Krushang Soni, Journal of Cultural Heritage, 59: 120 (2023); https://doi.org/10.1016/j.culher.2022.11.010
  7. Haifa Mohammed Alghamdi and A. Rajeh, J. Inorg. Organomet. Polym., 32: 1935 (2022); https://doi.org/10.1007/s10904-022-02322-z
  8. Ameen Alwan Mohaimeed and Bahaa H. Rabee, Opt. Quant Electron., 55: 254 (2023); https://doi.org/10.1007/s11082-022-04523-9
  9. Dominic Byrne, Geert Boeije, Ian Croft, Gerd Hüttmann, Gerard Luijkx, Frank Meier, Yash Parulekar, and Gerard Stijntjes, Tenside Surfactants Deterg., 58, No. 2: 88 (2021); https://doi.org/10.1515/tsd-2020-2326
  10. Behnam Eslami, Ismaeil Ghasemi, and Masoud Esfandeh, Polymers, 15, Iss. 14: 3063 (2023); https://doi.org/10.3390/polym15143063
  11. Niyaz M. Sadiq, Shujahadeen B. Aziz, and Mohd F. Z. Kadir, Gels, 8, Iss. 3: 153 (2022); https://doi.org/10.3390/gels8030153
  12. A. M. Schwan, S. Chwatal, C. Hendler, D. Kopp, J. M. Lackner, R. Kaindl, M. Tscherner, M. Zirkl, P. Angerer, B. Friessnegger, S. Augl, D. Heim, A. Hinterer, M. Stummer, and W. Waldhauser, Applied Nanoscience, 13, Iss. 9: 6421 (2023); https://doi.org/10.1007/s13204-023-02936-w
  13. Shaheer Ahmed Khan, Zakaria Mohd Zain, Mohammad Mansoor, M. M. Hasan Mahfuz, Ataur Rahman, Mir Akmam Noor Rashid, and Mohammad Salman Rais, Materials Today: Proceedings, 2100, No. 1: 020045 (2019); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.05.197
  14. Roberto Ambrosio, Amanda Carrillo, Maria L. Mota, Karla de la Torre, Richard Torrealba, Mario Moreno, Hector Vazquez, Javier Flores, and Israel Vivaldo, Polymers, 10, Iss. 12: 1370 (2018); https://doi.org/10.3390/polym10121370
  15. Kesong Hu, Dhaval D. Kulkarni, Ikjun Choi, and Vladimir V. Tsukruk, Progress in Polymer Science, 39, Iss. 11: 1934 (2014); https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2014.03.001
  16. Yumnam Bonney Singh, Dipankar Biswas, Rittwick Mondal, Saikat Chattopadhyay, Anindya Sundar Das, Debabrata Mandal, Soumyajyoti Kabi, and Loitongbam Surajkumar Singh, Materials Today, Communications, 38: 108002 (2024); https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.108002
  17. Dileep Chekkaramkodi, Liya Jacob, Muhammed Shebeeb C, Rehan Umer, and Haider Butt, Additive Manufacturing, 86: 104189 (2024); https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.104189
  18. Ammar Qasem, Mohamed S. Mostafa, H. A. Yakout, Mona Mahmoud, and E. R. Shaaban, Opt. Laser Technol., 148: 107770 (2022); https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2021.107770
  19. Ameen Alwan Mohaimeed and Bahaa H. Rabee, Annals of Agri-Bio Research, 27, Iss. 2: 222 (2022)
  20. Torki A. Zughaibi, Sustainable Chemistry and Pharmacy, 39: 101566 (2024); https://doi.org/10.1016/j.scp.2024.101566
  21. Ameen Alwan Mohaimeed and Bahaa H. Rabee, Annals of Biology, 39, Iss. 1: 108 (2023); https://agribioj.com/wp-content/uploads/2019/11/108-111.pdf
  22. Hui Tang, Changjin Yang, Li Qin, Lei Liang, Yuxin Lei, Peng Jia, Yongyi Chen, Yubing Wang, Yue Song, Cheng Qiu, Chuantao Zheng, Xin Li, Dabing Li, and Lijun Wang, Sensors, 23, Iss. 17: 7326 (2023); https://doi.org/10.3390/s23177326
  23. Ravi Kumar, Rajiv Kumar, Anil Arya, Pawan K. Sharma, and Annu Sharma, Braz. J. Phys., 52, Iss. 5: 1 (2022); https://doi.org/10.1007/s13538-022-01170-z
  24. C. R. Mariappan and G. Govindaraj, Mater. Sci. Eng. B, 94: 82 (2002); https://doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00083-1
  25. C. Ravi Dhas, R. Venkatesh, R. Sivakumar, A. Moses Ezhil Raj, and C. Sanjeeviraja, Opt. Mater., 72: 717 (2017); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2017.07.026
  26. Mohamed Oubaha, Salem Elmaghrum, Robert Copperwhite, Brian Corcoran, Colette McDonagh, and Arnaud Gorin, Opt. Mater., 34: 1366 (2012); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.02.023
  27. Y. Al-Hadeethi, M. I. Sayyed, and Y. S. Rammah, Ceram. Int., 45, No. 16: 20724 (2019); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.07.056
  28. Hyuk-Joon Youn, Tomohiro Sogabe, Clive A. Randall, Tom R. Shrout, and Michael T. Lanagan, J. Am. Ceram. Soc., 84, No. 11: 2557 (2001); https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2001.tb01053.x
  29. Raghvendra Singh Yadav and Ivo Kuřitka, Advances in Colloid and Interface Science, 326: 103137 (2024); https://doi.org/10.1016/j.cis.2024.103137
  30. Sze-Mun Lam, Jin-Chung Sin, Ahmad Zuhairi Abdullah, and Abdul Rahman Mohamed, Water Air Soil Pollut., 224: 1 (2013); https://doi.org/10.1007/s11270-013-1565-6
  31. Doaa Domyati, Optical Materials, 152: 115479 (2024); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2024.115479
  32. R. Syafinar, N. Gomesh, M. Irwanto, M. Fareq, and Y. M. Irwan, Energy Proc., 79: 799 (2015); https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.569
  33. Mohanad H. Meteab, Ahmed Hashim, and Bahaa H. Rabee, Opt. Quantum Electron., 55: 187 (2023); https://doi.org/10.1007/s11082-022-04447-4
  34. P. Lokanatha Reddy, Kalim Deshmukh, K. Chidambaram, Mohammad M. Nazeer Ali, Kishor Kumar Sadasivuni, Y. Ravi Kumar, R. Lakshmipathy, and S. K. Khadheer Pasha, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 30, Iss. 4: 4676 (2019); https://doi.org/10.1007/s10854-019-00761-y
  35. L. H. Gaabour, AIP Adv., 11, Iss. 10: 105120 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0062445
  36. Chainarong Srivabut, Thanate Ratanawilai, and Salim Hiziroglu, Journal of Material Cycles and Waste Management, 23, Iss. 4: 1503 (2021); https://doi.org/10.1007/s10163-021-01230-7
  37. S. Ju, M. Chen, H. Zhang, and Z. Zhang, Express Polym. Lett., 8, Iss. 9: 682 (2014); https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2014.71
  38. Xingyi Huang, Shen Wang, Ming Zhu, Ke Yang, Pingkai Jiang, Yoshio Bando, Dmitri Golberg, and Chunyi Zhi, Nanotechnology, 26, Iss. 1: 015705 (2014); https://doi.org/10.1088/0957-4484/26/1/015705
  39. H. Shivashankar, Kevin Amith Mathias, Pavankumar R. Sondar, M. H. Shrishail, and S. M. Kulkarni, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 32, Iss. 20: 28674 (2021); https://doi.org/10.1007/s10854-021-07242-1
  40. Roshini Gunasekaran and Julie Charles, Polymer-Plastics Technology and Materials, 63, Iss. 6: 716 (2024); https://doi.org/10.1080/25740881.2024.2302539
  41. Monika Barala, Jyoti Jagalan, Devendra Mohan, Sujata Sanghi, and Parveen Sharma, Brazilian Journal of Physics, 53, Iss. 1: 29 (2023); https://doi.org/10.1007/s13538-022-01234-0
  42. Ming-Zhi Yang, Ching-Liang Dai, and Wei-Yi Lin, Sensors, 11: 8143 (2011); https://doi.org/10.3390/s110808143
  43. Peng Li, Shuguo Yu, and Hongyan Zhang, Sensors, 21, Iss. 3: 857 (2021); https://doi.org/10.3390/s21030857
  44. M. M. Abdelhamied, A. Atta, A. M. Abdelreheem, A. T. M. Farag, and M. A. El Sherbiny, Inorgan. Chem. Commun., 133: 108926 (2021); https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108926
  45. Salah Abdul Mahdi Khudair and Ameen Alwan Mohaimeed, Neuro Quantol., 18, Iss. 9: 87 (2020); https://doi.org/10.14704/nq.2020.18.9.NQ20221
  46. Ammar Abd Ali Najm, Saif M. Alshrefi, Zaid L. Hadi, Ehssan Al-Bermany, and Ameen Alwan Mohaimeed, Silicon, 16: 4227 (2024); https://doi.org/10.1007/s12633-024-02997-8