Теоретичний аналіз електропровідності полімерних нанокомпозитів на основі олігогліколів та вуглецевих нанотрубок
Ключові слова:
перколяційна поведінка, полімерні нанокомпозити, електропровідність, вуглецеві нанотрубки, теоретичні моделі електропровідності
Анотація
Використовуючи методи математичного моделювання проаналізовано основні теоретичні моделі електропровідності полімерних нанокомпозитів та їх відповідність експериментальним результатам для систем поліптер-вуглецеві нанотрубки. Встановлено, що моделі, які не враховують існування порогу перколяції (модель Рагамана-Чакі-Хастгіра та модель перколяції з тунелюванням) не можуть використовуватися для точного опису експериментальних даних. Виявлено, що модель Фур’є демонструє гарну відповідність експерименту, проте застосовна лише для систем у яких спостерігається великий стрибок електропровідності при досягненні порогу перколяції, тобто систем з низькою власною електропровідністю.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Gay D., Hoa S. V., Tsai S. W. Composite materials: design and applications. — Boca Raton: «CRC Press», 2002. — 568 р.
2. Ajayan P. M., Schadler L. S., Braun P. V. Nanocomposite Science and Technology. — Weinheim: «WileyVCH», 2003. — 230 р.
3. Swain S. K., Jena I. Polymer / Carbon Nanotube Nanocomposites: A Novel Material // Asian J. of Chem. — 2010. — Vol. 22, No. 1. — Р. 1–15.
4. Min C., Shen X., Shi Z., Chen L., Xu Z. The Elec trical Properties and Conducting Mechanisms of Carbon Nanotube/Polymer Nanocomposites: A Review // Polym. Plast. Tech. and Engin. — 2010. — Vol. 49. — Р. 1172– 1181.
5. Zeng X., Xu X., Shenai P. M., Kovalev E., Baudot C., Mathews N., Zhao Y. Characteristics of the Electrical Percolation in Carbon Nanotubes / Polymer Nanocomposites // J. Phys. Chem. C. — 2011. — Vol. 115, No. 44. — Р. 21685– 21690.
6. Huang Y. Y., Terentjev E. M. Dispersion of car bon nanotubes: mixing, sonication, stabilization, and composite properties // Polymers. — 2012. — Vol. 4. — Р. 275–295.
7. Bueche F. Electrical resistivity of conducting particles in an insulating matrix // J. Appl. Phys. — 1972. — Vol. 43. — Р. 4837–4838.
8. Scarisbrick R. M. Electrically conducting mixtures // J. Phys. D Appl. Phys. — 1973. — Vol. 6. — Р. 2098–2110.
9. Rahaman M., Chaki T. K., Khastgir D. Modeling of DC conductivity for ethylene vinyl acetate (EVA)/Polyaniline conductive composites prepared through insitu polymerization of aniline in EVA matrix // Compos. Sci. Technol. — 2012. — Vol. 72. — Р. 1575– 1580.
10. Mao C., Zhu Y., Jiang W. Design of electrical conductive composites: tuning the morphology to improve the electrical properties of graphene filled immiscible polymer blends. // ACS Appl. Mater. Interfaces. — 2012. — Vol. 4, No 10. — Р. 5281–5286.
11. L. J. Zhu, W. Z. Cai, B. Q. Gu, S. T. Tu. Tunneling percolation model of the electrical conductivity of particulate nanocomposites // Mod. Phys. Lett. B. — 2009. — Vol. 23, No 10. — Р. 1273–1279.
12. Lee S. B., Torquato S. Pair connectedness and mean cluster size for continuum percolation models: Computer simulation results // J. Chem. Phys. — 1988. — Vol. 89. — Р. 6427–6433.
13. Weber K., Kamal M. R. Estimation of the volume resistivity of electrically conductive composites // Polym. Compos. — 1997. — Vol. 18. — Р. 711–725.
14. Taipalus R., Harmina T., Zhang M. Q., Friedrich K. The electrical conducrivity of carbon-fibre-reinforces polypropylene/polyaniline complex blends: experimental characterisation and modelling // Compos. Sci. Tech. — 2001. — Vol. 61. — Р. 801–814.
15. Wang S. F., Ogale A. A. Simulation of percolation behavior of anisotropic short-fiber composites with a continuum model and non-cubic control geometry // Compos. Sci. Tech. — 1993. — Vol. 46, No. 4. — Р. 389–398.
16. Fourier J., Boiteux G., Seytre G., Marichy G. Per colation Network of Polypyrrole in Conducting Polymer Composites // Synth. Met. — 1997. — Vol. 84. — Р. 839–840 .
17. Лисенков Е. А., Клепко В. В. Особливості переносу зарядів у системі поліетиленгліколь / вуглецеві нанотрубки // Журнал нано- та електронної фізики. — 2013. — Т. 5, № 3. — С. 030521–030526.
18. Lysenkov E. A., Yakovlev Y. V., Klepko V. V. Percolative properties of systems based on polypropylene glycol and carbon nanotubes // Ukr. Phys. J. — 2013. — Vol. 58, № 4. — Р. 378–384.
19. Лисенков Е. А., Клепко В. В., Яковлев Ю. В. Вплив особливостей полімерної матриці на перколяційну поведінку нанокомпозитів поліетервуглецеві нанотрубки // Наноструктурне матеріалознавство. — 2013. — № 3–4. — С. 46–54.
20. Ram R., Rahaman M., Khastgir D. Electrical properties of polyvinylidene fluoride (PVDF)/ multi-walled carbon nanotube (MWCNT) semi-transparent composites: Modelling of DC conductivity // Compos.: Part A. — 2015. — Vol. 69. — Р. 30–39.
21. Lisetski L. N., Fedoryako A. P., Samoilov A. N., Minenko S. S., Soskin M. S., Lebovka N. I. Optical transmission of nematic liquid crystal 5CB doped by singlewalled and multiwalled carbon nanotubes // Eur. Phys. J. E. — 2014. — Vol. 37. — Р. 681–687.
2. Ajayan P. M., Schadler L. S., Braun P. V. Nanocomposite Science and Technology. — Weinheim: «WileyVCH», 2003. — 230 р.
3. Swain S. K., Jena I. Polymer / Carbon Nanotube Nanocomposites: A Novel Material // Asian J. of Chem. — 2010. — Vol. 22, No. 1. — Р. 1–15.
4. Min C., Shen X., Shi Z., Chen L., Xu Z. The Elec trical Properties and Conducting Mechanisms of Carbon Nanotube/Polymer Nanocomposites: A Review // Polym. Plast. Tech. and Engin. — 2010. — Vol. 49. — Р. 1172– 1181.
5. Zeng X., Xu X., Shenai P. M., Kovalev E., Baudot C., Mathews N., Zhao Y. Characteristics of the Electrical Percolation in Carbon Nanotubes / Polymer Nanocomposites // J. Phys. Chem. C. — 2011. — Vol. 115, No. 44. — Р. 21685– 21690.
6. Huang Y. Y., Terentjev E. M. Dispersion of car bon nanotubes: mixing, sonication, stabilization, and composite properties // Polymers. — 2012. — Vol. 4. — Р. 275–295.
7. Bueche F. Electrical resistivity of conducting particles in an insulating matrix // J. Appl. Phys. — 1972. — Vol. 43. — Р. 4837–4838.
8. Scarisbrick R. M. Electrically conducting mixtures // J. Phys. D Appl. Phys. — 1973. — Vol. 6. — Р. 2098–2110.
9. Rahaman M., Chaki T. K., Khastgir D. Modeling of DC conductivity for ethylene vinyl acetate (EVA)/Polyaniline conductive composites prepared through insitu polymerization of aniline in EVA matrix // Compos. Sci. Technol. — 2012. — Vol. 72. — Р. 1575– 1580.
10. Mao C., Zhu Y., Jiang W. Design of electrical conductive composites: tuning the morphology to improve the electrical properties of graphene filled immiscible polymer blends. // ACS Appl. Mater. Interfaces. — 2012. — Vol. 4, No 10. — Р. 5281–5286.
11. L. J. Zhu, W. Z. Cai, B. Q. Gu, S. T. Tu. Tunneling percolation model of the electrical conductivity of particulate nanocomposites // Mod. Phys. Lett. B. — 2009. — Vol. 23, No 10. — Р. 1273–1279.
12. Lee S. B., Torquato S. Pair connectedness and mean cluster size for continuum percolation models: Computer simulation results // J. Chem. Phys. — 1988. — Vol. 89. — Р. 6427–6433.
13. Weber K., Kamal M. R. Estimation of the volume resistivity of electrically conductive composites // Polym. Compos. — 1997. — Vol. 18. — Р. 711–725.
14. Taipalus R., Harmina T., Zhang M. Q., Friedrich K. The electrical conducrivity of carbon-fibre-reinforces polypropylene/polyaniline complex blends: experimental characterisation and modelling // Compos. Sci. Tech. — 2001. — Vol. 61. — Р. 801–814.
15. Wang S. F., Ogale A. A. Simulation of percolation behavior of anisotropic short-fiber composites with a continuum model and non-cubic control geometry // Compos. Sci. Tech. — 1993. — Vol. 46, No. 4. — Р. 389–398.
16. Fourier J., Boiteux G., Seytre G., Marichy G. Per colation Network of Polypyrrole in Conducting Polymer Composites // Synth. Met. — 1997. — Vol. 84. — Р. 839–840 .
17. Лисенков Е. А., Клепко В. В. Особливості переносу зарядів у системі поліетиленгліколь / вуглецеві нанотрубки // Журнал нано- та електронної фізики. — 2013. — Т. 5, № 3. — С. 030521–030526.
18. Lysenkov E. A., Yakovlev Y. V., Klepko V. V. Percolative properties of systems based on polypropylene glycol and carbon nanotubes // Ukr. Phys. J. — 2013. — Vol. 58, № 4. — Р. 378–384.
19. Лисенков Е. А., Клепко В. В., Яковлев Ю. В. Вплив особливостей полімерної матриці на перколяційну поведінку нанокомпозитів поліетервуглецеві нанотрубки // Наноструктурне матеріалознавство. — 2013. — № 3–4. — С. 46–54.
20. Ram R., Rahaman M., Khastgir D. Electrical properties of polyvinylidene fluoride (PVDF)/ multi-walled carbon nanotube (MWCNT) semi-transparent composites: Modelling of DC conductivity // Compos.: Part A. — 2015. — Vol. 69. — Р. 30–39.
21. Lisetski L. N., Fedoryako A. P., Samoilov A. N., Minenko S. S., Soskin M. S., Lebovka N. I. Optical transmission of nematic liquid crystal 5CB doped by singlewalled and multiwalled carbon nanotubes // Eur. Phys. J. E. — 2014. — Vol. 37. — Р. 681–687.
Опубліковано
2016-06-24
Як цитувати
Лисенков, Е. А., & Клепко, В. В. (2016). Теоретичний аналіз електропровідності полімерних нанокомпозитів на основі олігогліколів та вуглецевих нанотрубок. Журнал фізики та інженерії поверхні, 1(1), 17–26. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/6090
Розділ
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
