Электрофизические характеристики полимерного композита на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с наночастицами CuO
Автор: Федоров Л.Ю., Дрокин Н.А., Карпов И.В., Ушаков А.В.
Журнал: Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Рубрика: Исследования. Проектирование. Опыт эксплуатации
Статья в выпуске: 7 т.15, 2022 года.
Бесплатный доступ
Методом импедансной спектроскопии исследованы электрофизические свойства композитного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с ограниченной массовой концентрацией 0,5 мас.% оксида меди CuO в диапазоне частот от 102 до 108 Гц. Предполагается, что введение в состав полимера малых концентраций наночастиц способствует более равномерному их осаждению на поверхностях полимерных гранул. Это позволяет в процессе тестирования таких образцов выявить наиболее вероятные механизмы их поляризации и протекания электрического тока в относительно однородном ансамбле наночастиц в полимерной матрице. Установлено, что внедряемые в полимерную матрицу наночастицы незначительно влияют на процессы электрической поляризации, но приводят к появлению частотно-зависимой проводимости в широком диапазоне частот. Этот процесс сопровождается существенным возрастанием диэлектрических потерь. Электрофизические характеристики полученных композитов обсуждаются с учётом переноса электрических зарядов (ионов или электронов) как по внутренней, так и по поверхностной структуре наночастиц CuO.
Вакуумный дуговой разряд, нанокомпозиты, оксид меди, импеданс, диэлектрические свойства
Короткий адрес: https://sciup.org/146282528
IDR: 146282528 | DOI: 10.17516/1999-494X-0437
Список литературы Электрофизические характеристики полимерного композита на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с наночастицами CuO
- Елецкий А. В., Книжник А. А., Потапкин Б. В., Кенни Х. М. Электрические характеристики полимерных композитов, содержащих углеродные нанотрубки. Успехи физических наук, 2015, 85(3), 225-270. DOI: 10.3367/UFNr.0185.201503a.0225. [Eletskii A. V., Knizhnik A. A., Potapkin B. V., Kenny J. M. Electrical characteristics of carbon nanotube doped composites. Physics-Uspekhi, 2015, 58(3), 209-251. DOI: 10.3367/UFNe.0185.201503a.0225 (in Rus.)]
- Яковенко Е. С., Мацуй Л. Ю., Вовченко Л. Л., Олейник В. В., Лаунец В. Л., Труханов А. В. Диэлектрические свойства композитных материалов с ориентированными углеродными нанотрубками. Неорганические материалы, 2016, 52(11), 1271-1276. DOI: 10.7868/S 0002337X1611018X. [Yakovenko O. S., Matzui L. Yu., Vovchenko L. L., Oliynyk V. V., Launetz V. L., Trukhanov A. V. Dielectric properties of composite materials containing aligned carbon nanotubes. InorganicMaterials, 2016, 52(11), 1198-1203. DOI: 10.1134/S 0020168516110182 (in Rus.)]
- Комаров Ф. Ф., Парфимович И. Д., Ткачев А. Г., Щегольков А. В., Мильчанин О. В., Щеголь-ков А. В., Бондарев В. Влияние методов формирования полимерных композитных материалов с углеродными нанотрубками на механизмы электропроводности. Журнал технической физики, 2021, 91(3), 475-483. DOI: 10.21883/JTF.2021.03.50526.222-20. [Komarov F. F., Parfimovich I. D., Tkachev A. G., Shchegol'kov A.V., Shchegol'kov A.V., Mil'chanin O.V., Bondarev V. Effect of Methods for Fabrication of Polymer Composites with Carbon Nanotubes on Conduction Processes. Technical Physics, 2021, 66(3), 461-469. DOI: 10.1134/S 1063784221030129 (in Rus.)]
- Маркевич И. А., Селютин Г. Е., Дрокин Н. А., Селютин А. Г. Электрофизические и механические свойства композита с повышенной диэлектрической проницаемостью на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного углеродными нанотрубками. Журнал технической физики, 2020, 90(7), 1151-1158. DOI: 10.21883/JTF.2020.07.49450.391-19. [Markevich I. A., Selyutin G. E., Drokin N. A., Selyutin A. G. Electrophysical and mechanical properties of a composite with increased permittivity based on ultrahigh molecular weight polyethylene modified with carbon nanotubes. Technical Physics, 2020, 65(7), 1106. DOI: 10.1134/S 1063784220070129 (in Rus.)]
- Беляев Б. А., Тюрнев В. В., Ходенков С. А. Эффективная диэлектрическая проницаемость анизотропного композита из сфероидных частиц в диэлектрической матрице. Письма в Журнал технической физики, 2021, 47(23), 22-26. DOI: 10.21883/PJTF.2021.23.51779.18984. [Belyaev B. A., Tyurnev V. V., Khodenkov S. A. Effective permittivity of an anisotropic composite of spheroidal particles in a dielectric matrix. Letters to the Journal of Technical Physics, 2021, 47(23), 22-26. DOI: 10.21883/PJTF.2021.23.51779.18984 (in Rus.)]
- Баронин Г. С., Бузник В. М., Мищенко С. В., Завражин Д. О. Исследование строения и свойств полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и наночастиц кобальта, титана и кремния. Инженерно-физический журнал, 2021, 94(6), 1655-1662. [Baronin G. S., Buznik V. M., Mishchenko S. V., Zavrazhin D. O. Investigation of the structure and properties of polymer composites based on polytetrafluoroethylene and cobalt, titanium and silicon nanoparticles. Engineering and Physics Journal, 2021, 94(6), 1655-1662. (in Rus.)]
- Kremer F., Schonhals A. Broadband Dielectric Spectroscopy. New York, Springer-Verlag, 2003.
- Ульзутуев А. Н., Ушаков Н. М. Переходные процессы на границе нанонаполненный полиэтилен-металлический контакт. Письма в Журнал технической физики, 2012, 38(14), 5663. [Ul'zutuev A.N., Ushakov N. M. Transient processes at the nanofilled polyethylene-metal contact interface. Technical Physics Letters, 2012, 38(7), 668-671. DOI: 10.1134/S 1063785012070243 (in Rus.)]
- Ушаков Н. М., Ульзутуев А. Н., Кособудский И. Д. Термодиэлектрические свойства полимерных композитных наноматериалов на основе медь-оксид меди в матрице полиэтилена высокого давления. Журнал технической физики, 2008, 78(12), 65-69. [Ushakov N. M., Ul'zutuev A.N., Kosobudskii I. D. Thermodielectric properties of polymer composites based on CuO-covered Cu particles in high-pressure polyethylene. Technical Physics, 2008, 53(12), 1597-1601. DOI: 10.1134/S 1063784208120104 (in Rus.)]
- Lepeshev A. A., Drokin N. A., Ushakov A. V., Karpov I. V., Fedorov L. Yu., Bachurina E. P. Localization and transfer of charge carriers in CuO nanopowder by impedance spectroscopy. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2018, 29(14), 12118-12125. DOI: 10.1007/s10854-018-9319-2.
- Арбузова Т. И., Наумов С. В., Арбузов В. Л., Шальнов К. В., Ермаков А. Е., Мысик А. А. Поверхностный магнетизм нанокристаллического монооксида меди. Физика твердого тела, 2003, 45(2), 290-295. [Arbuzova T. I., Naumov S. V., Arbuzov V. L., Shal'nov K.V., Ermakov A. E., Mysik A. A. Surface magnetism of nanocrystalline copper monoxide. Physics of the Solid State, 2003, 45(2), 304-310. DOI: 10.1134/1.1553536 (in Rus.)]
- Bieniasz K., Oles A. M. Polaron States in a CuO Chain. Acta Phys. Monica A. 2015, 127(2), 269-271. DOI: 10.12693/APhysPolA.127.269.
- Карпов И. В., Ушаков А. В., Лепешев А. А., Федоров Л. Ю. Плазмохимический реактор на основе импульсного дугового разряда низкого давления для синтеза нанопорошков. Журнал технической физики, 2017, 87(1), 140-145. DOI: 10.21883/JTF.2017.01.44031.1851. [Karpov I. V., Ushakov A. V., Lepeshev A. A., Fedorov L. Yu. Plasma-chemical reactor based on a low-pressure pulsed arc discharge for synthesis of nanopowders. Technical Physics, 2017, 62(1), 168-173. DOI: 10.1134/S 106378421701011X (in Rus.)]
- Ushakov A. V., Karpov I. V., Lepeshev A. A., Petrov M. I. Plasma-chemical synthesis of copper oxide nanoparticles in a low-pressure arc discharge. Vacuum, 2016, 133, 25-30. DOI: 10.1016/j. vacuum.2016.08.007.
- Федоров Л. Ю., Карпов И. В., Ушаков А. В., Лепешев А. А., Иваненко А. А. Структурное состояние сверхвысокомолекулярного полиэтилена при одностадийном осаждении наночастиц из плазмы дугового разряда. Письма в Журнал технической физики, 2017, 43(21), 24-32. DOI: 10.21883/PJTF.2017.21.45158.16747. [Fedorov L. Yu., Karpov I. V., Ushakov A. V., Lepeshev A. A., Ivanenko A. A. The structural state of ultrahigh-molecular-weight polyethylene in single-stage arc-discharge plasma deposition of nanoparticles. Technical Physics Letters, 2017, 43(11), 965-968. DOI: 10.1134/S 1063785017110037 (in Rus.)]
- Koshy J., Soosen S. M., Chandran A., George K. C. Correlated barrier hopping of CuO nanoparticles. JournalofSemiconductors, 2015, 36(12) 122003. DOI: 10.1088/1674-4926/36/12/122003.
- Elmahdy M. M., El-Shaer A. Structural, optical and dielectric investigations of electrodeposited ^-type Cu2O. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2019, 30, 19894-19905. DOI: 10.1007/s10854-019-02356-z.
- Anu A., Khadar M. A. Charge transport in grain size tuned CuO nanocrystal films, Journal of Electroceramics, 2020, 45, 15-21. DOI: 10.1007/s10832-020-00220-9.
- Oruç Ç., Altindal A. Structural and dielectric properties of CuO nanoparticles, Ceramics International, 2017, 43(14), 10708-10714. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.05.006.
Статья научная
