Theoretical analysis of electrical conductivity of polymeric nanocompositese based on oligoglycols and carbon nanotubes
Keywords:
percolation behavior, polymer nanocomposites, electrical conductivity, carbon nanotubes, the oretical models of conductivity
Abstract
The basic theoretical models of electrical conductivity of polymer nanocomposites and their accordance to experimental results are analyzed for the systems based on polyethers and carbon nanotubes using the methods of mathematical simulation. It is set that models which do not take into account existence of percolation threshold (Rahaman-Chaki-Khastgir model and tunneling percolation model) and can’t be using for exact definition of experimental data. It is dies covered that the Fourier model demonstrates a good accordance with an experiment, however it is applicable only for the systems in which a large increase of conductivity under reaching the percolation threshold is observed, that systems with low own conductivity.
Downloads
Download data is not yet available.
References
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.
Published
2016-06-24
How to Cite
Лисенков, Е. А., & Клепко, В. В. (2016). Theoretical analysis of electrical conductivity of polymeric nanocompositese based on oligoglycols and carbon nanotubes. Journal of Surface Physics and Engineering, 1(1), 17–26. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/6090
Section
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
