Електричні, теплові та механічні властивості композитних матеріалів з вуглецевими мікро- та нанонаповнювачами
| Автори | Т.A. Лень1, Л.Л. Вовченко1, Л.Ю. Мацуй1 , Г.В. Саєнко1 , О.В. Журавков1, Б.М. Савченко2, Н.В. Сова2, О.О Слєпцов2 |
| Афіліація |
1Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет, 01601 Київ, Україна 2Київський національний університет технологій та дизайну, 01011 Київ, Україна |
| Е-mail | talen148@gmail.com |
| Випуск | Том 18, Рік 2026, Номер 4 |
| Дати | Одержано 04 квітня 2026; у відредагованій формі 18 серпня 2026; опубліковано online 21 серпня 2026 |
| Цитування | Т.A. Лень, Л.Л. Вовченко, Л.Ю. Мацуй, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 18 № 4, 04002 (2026) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.18(4).04002 |
| PACS Number(s) | 61.48.De |
| Ключові слова | Композитні матеріали (6) , Технічний вуглець (2) , Колоїдний графіт, Електричний опір (9) , Модуль Юнга (2) , Механічні властивості (12) . |
| Анотація |
Досліджено електричні, теплові та механічні властивості епоксидних композитів із різними типами вуглецевих наповнювачів: колоїдний графіт (КГр), технічний вуглець (ТВ), вуглецеві нанотрубки (ВНТ) та терморозширений графіт (ТРГ). Вимірювання поверхневого та об’ємного електроопору зразків проводились при кімнатній температурі.Встановлено, що електропровідність композитів має перколяційний характер і суттєво залежить від морфології та концентрації наповнювачів. Показано, що композити з технічним вуглецем характеризуються на кілька порядків нижчим питомим електричним опором порівняно з композитами з колоїдним графітом з таким самим вмістом наповнювача (10-20 ваг.%), що пояснюється формуванням безперервного провідного кластера при менших концентраціях наповнювача. Додавання 12 ваг.% вуглецевих нанотрубок або терморозширеного графіту знижує електричний опір композитів на 12 порядки за рахунок синергетичного ефекту між частинками базового вуглецевого наповнювача (CGr або CB) та нанорозмірними наповнювачами під час формування безперервного електропровідного кластера. Введення в епоксидну матрицю 10-20 ваг.% технічного вуглецю ТВ (в комбінації також із нановуглецевими наповнювачами ТРГ або ВНТ) призводить до суттєвого зростання електропровідності композитів. Показано, що на відміну від електропровідності, теплопровідність епоксидних композитів із вуглецевими наповнювачами колоїдний графіт та технічний вуглець змінюється незначно і варіюється в межах (0,25–0,55 Вт/(м·К)) залежно від типу і вмісту вуглецевого наповнювача. Проведені дослідження діаграм навантаження-деформації при одновісному стисненні зразків композитів вуглець-епоксидна смола до руйнування. Встановлено зростання ефективного модуля Юнга при збільшенні вмісту основного наповнювача (КГр або ТВ) та його зменшення при введенні нанонаповнювачів ТРГ або ВНТ. Отримані результати свідчать про перспективність використання досліджених матеріалів з теплоізоляційними характеристиками у функціональних захисних системах. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Теорія спінових хвиль дипольного обміну у феромагнітній нанотрубці за наявності термоелектрично індукованого моменту переносу спіну. Випадок еліптичної нанотрубки [04001-1-04001-11]2) Мікрохвильова поведінка композитних плівок ПВХ/ЗІГ/Вуглецевий матеріал у Х-діапазоні [04003-1-04003-9]
3) Мікросмужкова патч-антена з високим коефіцієнтом підсилення та щілинним навантаженням з дефектною заземлювальною структурою для WLAN на частоті 5,8 ГГц [04004-1-04004-6]
4) П’єзооптичний ефект в нітраті свинцю [04005-1-04005-4]
5) Електроосадження та корозійна поведінка лантанових покриттів на жерсті в хлоридному середовищі [04006-1-04006-6]
6) Отримання композитних матеріалів на основі заліза з контрольованим легуванням Cu та Au способом EB-PVD із трьома випарниками [04007-1-04007-6]
7) Електронний транспорт, керований кутом муару, у нанопристроях Ван-дер-Ваальса MoS2/WS2 з графеновими та силіценовими електродами [04008-1-04008-8]
8) Аналіз рухливості носіїв сигналу з двома затворами JLFET з піднятим витоком-стоком для силових пристроїв [04009-1-04009-5]
9) Розробка тридіапазонної монопольної антени з використанням оптимізації за допомогою машинного навчання [04010-1-04010-5]
10) Проєктування та оптимізація міліметрової антени на частоті 27/34 ГГц для систем зв'язку наступного покоління [04011-1-04011-5]
11) Тета-подібна мікросмужкова патч-антена з DGS для розгортання 5G середнього діапазону з подвійним NR [04012-1-04012-4]
12) Антени на основі метаповерхні для систем зв'язку 5G та міліметрових хвиль [04013-1-04013-5]
13) Проєктування широкосмугової антени у формі Шрічакри з посиленим підсиленням на основі FSS для мікрохвильових ліній передачі даних [04014-1-04014-6]
14) Аналіз еліптичного мікросмужкового щілинного EPA для застосувань Wi-Max [04015-1-04015-4]
15) Гібриди неблагородного плазмонного сплаву-напівпровідника типу ядро-оболонка для фотокаталізу видимого світла: конструкція, настроюваність та динаміка заряду [04016-1-04016-4]
16) Компактна 4-елементна MIMO-антена на основі BO–ANN для терміналів з частотою менше 6 ГГц [04017-1-04017-5]
17) Проєктування та аналіз дводіапазонної антени PIFA з використанням метаповерхні на частоті 8-10 ГГц для застосування високочастотних датчиків [04018-1-04018-5]
18) Аналіз компактного хрестоподібного BPF для застосувань супутникового зв'язку [04019-1-04019-4]
19) Розробка високопродуктивного безсвинцевого перовскітного сонячного елемента на основі Cs2SnX6 (X = Br) з оптимізацією різних транспортних шарів [04020-1-04020-4]
20) Проєктування та аналіз реконфігурованої подвійної надширокосмугової мікросмужкової антени з надширокосмуговим вирізом [04021-1-04021-5]
21) Прогнозування електропровідності полімерних нанокомпозитів із застосуванням нечітко-логічного підходу штучного інтелекту [04022-1-04022-7]
22) Друк наноматеріалами, що забезпечує рівномірну якість нитки в структурах MXene [04023-1-04023-6]
23) Дослідження електричних характеристик багатоканального безперехідного польового транзистора SiGe з нанодротом у вузлі технології Sub-5 нм [04024-1-04024-5]
24) Проєктування мініатюрної мікросмужкової антени з можливістю реконфігурації частоти з використанням PIN-діодів та дефектної заземлювальної структури для сучасного бездротового зв'язку [04025-1-04025-8]
25) Особливості частотних залежностей дислокаційного декременту затухання ультразвуку для іонних кристалів з радіаційними дефектами і домішками [04026-1-04026-5]
26) Компактна архітектура антени Snow-Flex Structured MIMO з покращеною ізоляцією для бездротових сенсорних мереж 2,48 ГГц [04027-1-04027-5]
27) Налаштування структурних та оптичних властивостей наночастинок CdS, легованих міддю, за допомогою інженерії контрольованої забороненої зони [04028-1-04028-7]
28) wxAMPS-моделювання механізму електронного переносу у власних та легованих нанокристалічних кремнієвих тонких плівках [04029-1-04029-10]
29) Пористі плівки з родаміном 6Ж, нільським червоним та квантовими точками CdTe для високочутливого виявлення ацетону та аміаку в повітрі [04030-1-04030-8]
30) Дослідження динамічних характеристик світлодіодів методом малого збурення [04031-1-04031-7]
31) Синтез і характеристика наноструктур шпінелі CuCr1.4Co0.6O4: вплив легування коба-льтом на оптичні та фотокаталітичні властивості [04032-1-04032-9]
32) Виготовлення гетеропереходу наночастинок p-Bi2O3/n-CdSe за різних температур підкладки [04033-1-04033-4]
