Влияние толщины пластин шунгита на его электрофизические свойства: технологический и геофизический аспекты

Автор: Голубев Е. А., Антонец И. В.

Статья в выпуске: 10 (358), 2024 года.

Бесплатный доступ

В этом кратком сообщении представлены результаты исследования влияния толщины образцов шунгитов (как шунгитовых пород, так и жильных форм, сопоставляемых с высшими антраксолитами) на их электрофизические свойства. Исследование было проведено путем измерения импеданса в диапазоне частот 0.05-15 МГц. Изучались образцы шунгитов из разных проявлений, содержание углерода в которых составляло 96, 95, 73 и 38 ат. %, а толщина варьировалась от 5 мм до 12-15 мкм. Обнаружен значительный рост сопротивления при уменьшении толщины образца до 100 мкм и менее. При этом происходит смена характерного для макрообразцов шунгитов индуктивного типа сопротивления на емкостный, либо остается только активное сопротивление. Таким образом, показано, что не только общее содержание, но и форма и размерность проявления такого углерода влияет на электрофизические свойства породы. Полученные результаты могут быть использованы для интерпретации данных электроразведки горных пород, содержащих разупорядоченный углерод (шунгиты, антраксолиты) в жильной и линзовидной формах, а также для разработки функциональных материалов из такого углерода.

Еще

Шунгиты, электрофизические свойства, импеданс, микроструктура

Короткий адрес: https://sciup.org/149146767

IDR: 149146767 | DOI: 10.19110/geov.2024.10.5

Список литературы Влияние толщины пластин шунгита на его электрофизические свойства: технологический и геофизический аспекты

Голубев Е. А., Антонец И. В. Влияние некоторых минералого-петрографических особенностей на отражение шунгитовыми породами СВЧ-излучения в диапазоне 26–39 ГГц // Вестник геонаук. 2017. № 5. C. 43–48.
Golubev Ye. A., Antonets I. V. Influence of some mineralogical and petrographic features on the reflection of microwave radiation in the range of 26–39 GHz by shungite rocks. Vestnik of Geosciences, 2017, No. 5, pp. 43–48.
Гречухин В. В. Изучение угленосных формаций электрическими методами. М.: Недра, 1980. 360 с.
Grechukhin V. V. Study of coal-bearing formations by electrical methods. Moscow: Nedra, 1980, 360 p. (in Russian)
Ерофеев Л. Я. Электрические свойства минералов и горных пород. Томск: Изд-во ТПУ, 1994. 54 с.
Erofeev L. Ya. Electrical properties of minerals and rocks. Tomsk: TPU Publishing House, 1994, 54 p. (in Russian)
Зайцев Г. Н., Ковалевский В. В. Влияние структуры и влажности шунгитовых пород на их электрические свойства // Геология и полезные ископаемые Карелии. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2006. Вып. 9. 135–139.
Zaitsev G. N., Kovalevsky V. V. Influence of structure and humidity of shungite rocks on their electrical properties. Geology and mineral resources of Karelia. No. 9, Petrozavodsk: Karelian RC of RAS, 2006, pp. 135–139. (in Russian)
Морозов С. В., Новоселов К. С., Гейм А. К. Электронный транспорт в графене. УФН // 2008. № 178. С. 776–780.
Morozov S. V., Novoselov K. S., Geim A. K. Electron transport in graphene. Usp. Fiz. Nauk, 2008, V. 178, pp. 776–780. (in Russian)
Пархоменко Э. И. Электрические свойства горных пород. М.: Наука, 1965. 164 с.
Parkhomenko E. I. Electrical properties of rocks. Moscow: Nauka, 1965, 164 p. (in Russian)
Семенов А. С. Электроразведка методом естественного электрического поля. М.: Недра, 1968. 380 с.
Semenov A. S. Electrical exploration by the method of natural electric field. Moscow: Nedra, 1968, 380 p. (in Russian)
Филиппов М. М. Антраксолиты. СПб.: ВНИГРИ, 2013. 296 с.
Filippov M. M. Anthraxolites, VNIGRI: Saint Petersburg, Russia, 2013. (in Russian).
Якубовский Ю. В. Электроразведка: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. М., 1980. 384 с.
Yakubovsky Yu. V. Electrical prospecting: Textbook for univer sities. 2nd ed., revised. Moscow, 1980, 384 p. (in Russian)
Antonets I. V., Golubev Ye. A., Shcheglov V. I., Shiyong Sun Electromagnetic shielding effectiveness of lightweight and flexible ultrathin shungite plates. Current Applied Physics. 2021. Vol. 29. pp. 97–106.
Berezkin V. I., Kholodkevich S. V., Konstantinov P. P. Hall effect in the natural glassy carbon of shungites. Phys. Solid State. 1997. Vol. 39. pp. 1590–1593.
Chou N. H., Pierce N., Lei Y., Perea-L´opez N., Fujisawa K., Subramanian S., Robinson J. A., Chen G., Omichi K., Rozhkov S. S., Rozhkova N. N., Terrones M., Harutyunyan A. R. Carbonrich shungite as a natural resource for efficient Li-ion battery electrodes. Carbon. 2018. Vol. 130. pp. 105–111.
Chung D. D. L. Electromagnetic interference shielding effectiveness of carbon materials. Carbon. 2001. Vol. 39. pp. 279–285.
Chung D. D. L. Carbon materials for structural self-sensing, electromagnetic shielding and thermal interfacing. Carbon. 2012. Vol. 50. pp. 3342–3353.
Dai L.; Hu H.; Jiang J.; Sun W.; Li H.; Wang M.; Vallianatos F.; Saltas V. An Overview of the Experimental Studies on the Electrical Conductivity of Major Minerals in the Upper Mantle and Transition Zone. Materials. 2020. Vol. 13. Pp. 408.
Golubev E. A. Electrophysical properties and structural features of shungite (natural nanostructured carbon). Phys. Solid State. 2013. Vol. 55. pp. 1078–1086.
Golubev Ye. A., Antonets I. V. Electrophysical Properties and Structure of Natural Disordered sp2 Carbon. Nanomaterials. 2022. Vol. 12. No. 21. pp. 3797.
Golubev Ye. A., Antonets I. V., Shcheglov V. I. Static and dynamic conductivity of nanostructured carbonaceous shungite geomaterials. Materials Chemistry and Physics. 2019. Vol. 226. pp. 195–203.
Golubev Ye. A., Antonets I. V., Korolev R. I., Prikhodko A. S., Borgardt N. I., Shiyong Sun. Characterization of nanostructure of naturally occurring disordered sp2 carbon by impedance spectroscopy. Materials Chemistry and Physics. 2024. Vol. 317. pp. 129–181.
Gupta S., Tai N.-H. Carbon materials and their composites for electromagnetic interference shielding effectiveness in X-band. Carbon. 2019. Vol. 152. pp. 159–187,
Emelyanov S., Kuzmenko A., Rodionov V., Dobromyslov M. Mechanisms of Microwave Absorption in carbon compounds from shungite. J. Nano Electron. Phys. 2013. Vol. 5, pp. 04023 (3pp).
Kovalevski V. V. In: S. V. Krivovichev (eds), Minerals as Advanced Materials I. Springer, Berlin, Heidelberg. 2008. Kovalevski V. V., Prikhodko A. V., Buseck P. R. Diamagnetism of natural fullerenelike carbon. Carbon. 2005. Vol. 43. pp. 401–405.
Kulikov V. A., Yakovlev A. G., Polikarpova V. A. Some problems of electrical geophysical prospecting methods used for exploration of ore deposits. Geodynamics & Tectonophysics. 2021. Vol. 12 (3). pp. 731–747.
Lyn’kov L. M., Borbot’ko T. V., Krishtopova E. A. Radio-absorbing properties of nickel-containing shungite powder. Tech. Phys. Lett. 2009. Vol. 35. pp. 410–411.
Moshnikov I. A., Kovalevski V. V. Electrophysical properties of shungites at low temperatures. Nanosyst. Phys. Chem. Math. 2016. Vol. 1. pp. 214–219.
Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., Firsov A.A. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science. 2004. Vol. 306. No. 5696. pp. 666–669.
Thomassin J. M., Jerome C., Pardoen T., Bailly C., Huynen I., Detrembleur C. Polymer/carbon based composites as electromagnetic interference (EMI) shielding materials. Mater. Sci. Eng. R. 2013. Vol. 74. pp. 211–232.
Vieira L. S. A review on the use of glassy carbon in advanced techno logical applications. Carbon. 2022. Vol. 186, pp. 282–302.

Еще

Краткое сообщение