Влияние осевого отношения частиц и способности к агрегации на электропроводность волокнообразующих полимерных композитов

Авторы

  • Екатерина Сергеевна Цобкалло Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна
  • Ольга Андреевна Москалюк Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна
  • Владимир Евгеньевич Юдин Институт высокомолекулярных соединений РАН https://orcid.org/0000-0002-5517-4767
  • Андрей Николаевич Алешин Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-153X-2020-1-3-99-107

Ключевые слова:

полимерные композиты, углеродные частицы, экструзия волокон, электропроводность, порог протекания, осевое отношение, агрегация

Аннотация

Волокнообразующие полимерные композиты, наполненные углеродными наночастицами трех типов (технический углерод представляет собой сферический наполнитель; углеродные нановолокна и углеродные нанотрубки представляют собой анизотропные наночастицы), были получены по расплавной технологии. Измерена электропроводность волокнообразующих полимерных композитов, определены перколяционные зависимости электропроводности композитов и порог протекания электрического тока. Было обнаружено, что увеличение осевого отношения углеродных наночастиц приводит к снижению порога перколяции. Проведен анализ взаимосвязи между осевым соотношением, жесткостью, концентрацией наполнителя и электропроводностью перколяционного кластера в волокнообразующих полимерных композитах.

Библиографические ссылки

Efros, A. L., Shklovskii, B. I. (1976) Critical behaviour of conductivity and dielectric constant near the metal-non-metal transition threshold. Physica Status Solidi: Basic Solid State Physics, 76 (2), 475–485. DOI: 10.1002/pssb.2220760205 (In English)

Kinloch, I. A., Suhr, J., Lou, J., Young, R. J., Ajayan, P. M. (2018) Composites with carbon nanotubes and graphene: An outlook. Science, 362 (6414), 547–553. DOI: 10.1126/science.aat7439 (In English)

Kovacs, J. Z., Velagala, B. S., Schulte, K., Bauhofer, W. (2007) Two percolation thresholds in carbon nanotube epoxy composites. Composites Science and Technology, 67 (5), 922–928. DOI: 10.1016/j.compscitech.2006.02.037 (In English)

Kymakis, E., Alexandou, I., Amaratunga, G. A. J. (2002) Single-walled carbon nanotube–polymer composites: Electrical, optical and structural investigation. Synthetic Metals, 127 (1–3), 59–62. DOI: 10.1016/S0379- 6779(01)00592-6 (In English)

Li, Y.-J., Xu, M., Feng, J.-Q., Dang, Z.-M. (2006) Dielectric behavior of a metal-polymer composite with low percolation threshold. Applied Physics Letters, 89 (7), article 072902. DOI: 10.1063/1.2337157 (In English)

Matos, M. A. S., Pinho, S. T., Tagarielli, V. L. (2019) Predictions of the electrical conductivity of composites of polymers and carbon nanotubes by an artificial neural network. Scripta Materialia, 166, 117–121. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2019.03.003 (In English)

Moskalyuk, O. A., Aleshin, A. N., Tsobkallo, E. S., Krestinin, A. V., Yudin, V. E. (2012) Electrical conductivity of polypropylene fibers with dispersed carbon fillers. Physics of the Solid State, 54 (10), 2122–2127. DOI: 10.1134/S1063783412100253 (In English)

Tarfaoui, M., El Moumen, A., Lafdi, K. (2017) Progressive damage modeling in carbon fibers/carbon nanotubes reinforced polymer composites. Composites Part B: Engineering, 112, 185–195. DOI: 10.1016/j.compositesb.2016.12.056 (In English)

Ukshe, A., Glukhov, A., Dobrovolsky, Y. (2020) Percolation model for conductivity of composites with segregation of small conductive particles on the grain boundaries. Journal of Materials Science, 55 (15), 6581–6587. (In English)

Cover of the journal "Physics of Complex Systems" (vol. 1, no. 3)

Загрузки

Опубликован

2020-09-21

Выпуск

Том 1 № 3 (2020)

Раздел

Condensed Matter Physics

Лицензия

Copyright (c) 2020 Екатерина Сергеевна Цобкалло, Ольга Андреевна Москалюк, Владимир Евгеньевич Юдин, Андрей Николаевич Алешин

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.

Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.