Електричні властивості полімерних нанокомпозитів на основі поліетиленоксиду та наночастинок срібла в області низьких концентрацій наповнювача
Анотація
Робота присвячена розробці нового матеріалу на основі поліетиленоксиду (ПЕО) та синтезованих і стабілізованих наночастинок срібла, а також дослідженню його електричних властивостей в області низьких концентрацій наповнювача. Розроблено новий підхід до синтезу наночастинок срібла. Використовуючи цей підхід, синтезовано стабілізовані наночастинки срібла. Використовуючи метод імпедансної спектроскопії, досліджено електричні властивості полімерних нанокомпозитних матеріалів на основі ПЕО та синтезованих частинок срібла в області низьких концентрацій наповнювача. Зроблено припущення, що в системах на основі ПЕО існує два механізми переносу зарядів: перескок зарядів у кристалічній фазі ПЕО та перенос, який забезпечується сегментальною рухливістю поліетерних ланцюгів в аморфній фазі ПЕО. У результаті встановлено, що стабілізовані наночастинки срібла істотно впливають на електричні властивості нанокомпозитного матеріалу при відносно низьких концентраціях нанонаповнювача (1 %). Електропровідність досліджуваних матеріалів екстремально залежала від вмісту наповнювача. Така залежність пояснюється агрегаційними процесами наночастинок у полімерній матриці, що змінює частку міжфазного шару за рахунок додаткової аморфізації системи. Зроблено припущення, що при 1 % вмісті наночастинок срібла сумарна площа міжфазного шару є максимальною
Ключові слова
електропровідність; міжфазний шар; агрегація; композит; нанонаповнювач; імепедансна спектроскопія
Використані джерела
[1] J. Wan, B. Fan, and S. H. Thang, "Sonochemical preparation of polymer– metal nanocomposites with catalytic and plasmonic properties", Nanoscale Adv., vol. 3, pp. 3306-3315, 2021.
[2] D. Giliopoulos, A. Zamboulis, D. Giannakoudakis, D. Bikiaris, and K. Triantafyllidis, "Polymer/metal organic framework (MOF) nanocomposites for biomedical applications", Molecules, vol. 25, no. 1, р. 185, 2020.
[3] D. Olmos, and J. González-Benito, "Polymeric materials with antibacterial activity: A review". Polymers (Basel), vol. 13, no. 4, р. 613, 2021.
[4] M. Jokar, K. Loeschner, and A. M. Nafchi, "Modeling of silver migration from polyethylene nanocomposite package response surface methodology", International Journal of Food Engineering, vol. 2, no. 2, pр. 96-102, 2016.
[5] M. O. Farea, A. M. Abdelghanycd, and A. H. Oraby, "Optical and dielectric characteristics of polyethylene oxide/sodium alginate-modified gold nanocomposites", RSC Adv., vol. 10, р. 37621, 2020.
[6] E. A. Lysenkov, E. V. Lobko, V. V. Klepko, and I. P. Lysenkova, "Influence of the various preparation methods on percolation behavior of the systems based on cross-linked polyurethanes and carbon nanotubes", Functional materials, vol. 25, no. 1, pр. 75-81. 2018
[7] M. Jouni, A. Boudenne, G. Boiteux, V. Massardier, B. Garnier, and A. Serghei, "Electrical and thermal properties of polyethylene/silver nanoparticle composites", Polymer Composites, vol. 34, no. 5, pр. 778786, 2013.
[8] S. Sirohi et al., "Effect of nanoparticle shape on the conductivity of Ag nanoparticle poly(vinyl alcohol) composite films", Polym. Int., vol. 68, no. 12, pр. 1961-1967, 2019.
[9] L. Rivière, N. Causse, A. Lonjon, E. Dantras, and C. Lacabanne, "Specific heat capacity and thermal conductivity of PEEK/Ag nanoparticles composites determined by modulated-temperature differential scanning calorimetry", Polymer Degradation and Stability, vol. 127, pp. 98-104, 2016.
[10] V. V. Shevchenko, A. V. Stryutsky, N. S. Klymenko et. al., "Protic and aprotic anionic oligomeric ionic liquids", Polymer, vol. 55, no. 16, pр. 3349-3359, 2014.
[11] S. A. Grammatikos, R. J. Ball, M. Evernden, and R. G. Jones, "Impedance spectroscopy as a tool for moisture uptake monitoring in construction composites during service", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 105, pр. 108-117, 2018.
[12] J. R. Macdonald, and W. B. Johnson, "Fundamentals of impedance spectroscopy", in Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications, Third Edition. John Wiley & Sons, Inc., 2018, pр. 1-20.
[13] A. Singh et al., "Galvanostatic deposition of manganese oxide films for super capacitive application and their fractal analysis", Ionics, vol. 27, pр. 2193-2202, 2021.
[14] J. Huang, J. Zhou, and M. Liu, "Interphase in polymer nanocomposites", JACS Au, vol. 2, no. 2, pр. 280-291, 2022.
[15] S. Shrestha, B. Wang, and P. Dutta, "Nanoparticle processing: Understanding and controlling aggregation", Advances in Colloid and Interface Science, vol. 279, р. 102162, 2020