Исследование влияния температуры восстановления оксида графена (GO) на диэлектрические свойства полимерных композитных материалов на его основе
Композиционные материалы представляют собой многокомпонентные материалы, состоящие из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителем, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.п. Целью создания таких материалов является получение материала с улучшенным комплексом физико-механических и электрофизических свойств. В последние несколько десятилетий интерес к композиционным материалам увеличился. Интерес обусловлен тем, что варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Композиционные материалы представляют собой многокомпонентные материалы, состоящие из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителем, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.п. Целью создания таких материалов является получение материала с улучшенным комплексом физико-механических и электрофизических свойств. В последние несколько десятилетий интерес к композиционным материалам увеличился. Интерес обусловлен тем, что варьируя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств.
Оглавление
Введение ....................................................................................................................... 4
Литературный обзор ................................................................................................... 6
Глава 1. Композиционные материалы .................................................................... 20
1.1 Структура композиционных материалов ................................................... 20
1.2 Теория перколяции ....................................................................................... 21
1.3 Матрицы композиционных материалов ..................................................... 24
1.4 Наполнитель композиционных материалов .............................................. 25
1.5 Диэлектрическая релаксация ....................................................................... 30
1.6 Поляризация .................................................................................................. 32
1.7 Уравнение Дебая ........................................................................................... 34
1.8 Диаграмма Коула-Коула .............................................................................. 35
1.9 Распределение Гаврильяк – Негами ........................................................... 35
1.10 Диэлектрическая релаксация в твердых полимерах ................................. 36
Глава 2. Исследование механизмов диэлектрической релаксации в композитах эпоксидный олигомер/оксид графена ..................................................................... 39
2.1 Объект исследования эпоксидный олигомер/оксид графена ................... 39
2.2 Установка ...................................................................................................... 40
2.3 Протокол измерений .................................................................................... 42
2.4 Результаты измерений .................................................................................. 43
2.5 Анализ температурной зависимости .......................................................... 46
3
Глава 3. Исследование влияния температуры восстановления ГО на диэлектрические свойства полимерных композитных материалов на его основе ..................................................................................................................................... 49
3.1 Материалы и измерения ............................................................................... 49
3.2 Обсуждение результатов.............................................................................. 52
Заключение ................................................................................................................ 55
Список литературы ................................................................................................... 56
Список литературы
1. Wang L.H. A piezoresistive founder element based on conductive polymer composite/ L.H. Wang, J. Li // Sens. Actuat. A Phys. -2016. -V.216. P. 214222. 2. Souri H. Electrical properties and piezoresistive evaluationof polyurethanebased composites with carbon nano-materials, Compos / H. Souri, I.W. Nam, H.K. Lee//Sci.Technol. - 2015. -V. 121. P.41-48. 3. Amirova L. Homogeneous liquid phase transfer of graphene oxide into epoxy resins //ACS Appl. Mater. Interfaces. -2017. –V.13.- P. 11909–11917. 4. Харрис П.П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы 21в.- М.: Техносфера.-2003.- С.336. 5. Xie S. Mechanical and physical properties on carbon nanotube/ S. Xie, W. Li, Z. Pan, B. Chang, L Sun // J. of Physics and Chemistry of Solids.-200.-V. 61.- P. 1153-1158. 6. Eletskii A.V. Mechanical properties of carbon nanostructures and related materials// Phys. Usp.-2007.-V.50.-P.225-261. 7. Перепелкин К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты.- Спб: Издательство НОТ.- 2009.- С.379. 8. Сарычев А.К. Электродинамика метаматериалов / А.К. Сарычев, В.М. Шалаев.-М: Научный мир.-2011.-С.221. 9. Шикловский Б.И./ Б.И. Шикловский, А.Л. Эфрос.- М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы.- 1979. – С. 416. 10. Sahimi M. Application of percolation theory.-London: Tailor and Francis.1994.- P. 272. 11. Coleman J.N. Percolation-dominated conductivity in a conjugated-polymercarbon-nanotube composite/J. N. Coleman, S. Curran, A. B. Dalton// Phys. Rev.-1998.-V58.-P 351-355. 12. Bauhofer W. A review and analysis of electrical percolation in carbon nanotube polymer composites/ W. Bauhofer, J. Kovas// Composites Science and Technology. -2009.-V69.-P. 1486-1498.
57
13. Spitalsky Z. Carbon nanotube–polymer composites: Chemistry, processing, mechanical and electrical properties/ Z. Spitalsky, D. Tasis, K. Papagelis// Progress in Polymer Science.-2010.-V.35.-P.357-401. 14. Logakis E. Electrical/dielectric properties and conduction mechanism in melt processed polyamide/multi-walled carbon nanotubes composites/ E.Logakis, Ch.Pandis, V.Peoglos// Polymer.-2009.-V.50.-P.5103-5111. 15. Logakis E. Structure–property relationships in isotactic polypropylene/multiwalled carbon nanotubes nanocomposites/ E.Logakis, E.Pollatos, Ch.Pandisa// Composites Science and Technology.-2010.-V.70.-P.328-335. 16. Balberg I. Excluded and its relation to the onset of percolation/ I. Balberg, C.H. Anderson, A. Alexander, N. Wagner// Phys. Rev.-1984.-V.30.-P. 3933–3943. 17. Balberg I. Critical-behavior of the two-dimensional sticks system/ I. Balberg, N. Binenbaum, and C. H. Anderson// Phys. Rev. Lett.-1983.-V.51.-P.16051608. 18. Bauhofer W. A review and analysis of electrical percolation in carbon nanotube polymer composites/ W. Bauhofer, J.Z. Kovacs// Compos. Sci. Technol.-2009.-V.69.-P.1486–1498. 19. Eletskii A.V. Carbon nanotube-based electron field emitters // Phys. Usp.2010.-V.53.-P.225-261. 20. Bocharov G. S. Optimization of the parameters of a carbon nanotube-based field-emission cathode/ G. S. Bocharov, A. V. EletskiiEmail, T. J. Sommerer // Technical Physics.-2011.-V.56.-P.540-545. 21. Sun L-H. Preparation, Characterization, and Modeling of Carbon Nanofiber/Epoxy Nanocomposites/ L-H. Sun, Z. Ounaies, X-L. Gao// Journal of Nanomaterials.-2011.-V.12.-P.1-8. 22. Блохин А.Н. Композиты на основе углеродного наноматериала «ТАУНИТ» и эпоксидной смолы/ А.Н. Блохин, А.Г. Ткачев.// Сборник тезисов докладов участников международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, Москва.- 2008. – С. 167.
58
23. Wan Y. Covalent polymer functionalization of graphene for improved dielectric properties and thermal stability of epoxy composites/ Y.Wan, W.Yang, R.Sun// Composites Science and Technology.-2016.- V.122.-P.27-35. 24. Wu K. Surface modification of boron nitride by reduced graphene oxide for preparation of dielectric material with enhanced dielectric constant and wellsuppressed dielectric loss / K.Wu, C.Lei, W.Yang, S.Cha, F. Chen// Composites Science and Technology.-2016 V.134.-P.191-200. 25. YousefiN. Highly Aligned Graphene. Polymer nanocomposites with Excellent Dielectric Properties for High-Performance Electromagnetic Interference Shielding/N. Yousefi, S.Xinying , L.Xiuyi, S.Xi, J. Jingjing, B.Zhang, C.Mansun// Adv. Mater.-2014.-V. 26.-P.5480-5487. 26. Основы физики полимерных материалов/Шевченко В.Г.// Авдеев. В.В.Москва: МГУ имени М. В. Ломоносова.-2010.-С.99. 27. Рогов В.Д. Классификация композиционных материалов и их роль в современном машиностроении /В.Д. Рогов, М.И. Шкарупа, А.К. Велис// Вестник РУДН.-2012.-№2.-С.40-42. 28. Основы диэлектрической спектроскопии/Гусев Ю.А//Казань: Казанский федеральный университет.-2008.-с.112. 29. Хиппель А.Р. Диэлектрики и волны.- М.: Издательство иностранной литературы.- 1960.-С.438. 30. Эме Ф. Диэлектрические измерения.- М.: Химия.-1967.-С.224. 31. Cole R. H. On the analysis of dielectric relaxation measurements //The Journal of Physical Chemistry C.-1955.-V.23.-P 493−499. 32. Havriliak S. A complex plane analysis of a-dispersion in some polymer system /S. Havrilia, S. Negami// The Journal of Physical Chemistry C.-1966. –V.14.P. 99-117. 33. Максютенко И.Д. Релаксационные процессы в полимерах.-Луганск: Луганский национальный университет.- 2016.- С.110. 34. Аржаков М.С. Релаксационные явления в полимерах.- М.: Истина.- 2018.С.311.
