Електро- та теплопровідність потрійних композитів графітові нанопластинки/TiO2/епоксидна смола

Автори Л.Л. Вовченко, Т.A. Лень , Л.Ю. Мацуй , О.В. Турков , Ю.С. Перец
Приналежність

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет, вул. Володимирська, 64/13, 01601 Київ, Україна

Е-mail len148@gmail.com
Випуск Том 11, Рік 2019, Номер 3
Дати Одержано 06 березня 2019; у відредагованій формі 12 червня 2019; опубліковано online 25 червня 2019
Посилання Л.Л. Вовченко, Т.A. Лень, Л.Ю. Мацуй, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 11 № 3, 03007 (2019)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.11(3).03007
PACS Number(s) 72.80.Tm, 72.90 + y, 65.80.Ck
Ключові слова Оксид титану (8) , Графітові нанопластинки (2) , Композит (47) , Електропровідність (17) , Тепло-провідність.
Анотація

Проведено дослідження електричних та теплових властивостей композитних матеріалів (КМ) на основі епоксидної смоли Л285 і гібридного наповнювача графітові нанопластинки/оксид титану (ГНП/TiO2). Експериментальне дослідження включало вимірювання електричного опору на постійному струмі в інтервалі температур 77-293 K і теплопровідності (в інтервалі 150-425 K) для таких потрійних композитів, що містили від 0 до 5 ваг. % ГНП і 35 ваг. % ультрадисперсних (розмір ~ 130 нм) частинок TiO2. Спостерігалося зниження порогу перколяції і підвищення електропровідності для потрійних КМ ГНП/TiO2/епоксидна смола у порівнянні із бінарними КМ ГНП/епоксидна смола. Було встановлено, що збільшення вмісту високоелектропроводних частинок ГНП в композиті призводить до збільшення електропровідності і зміни температурного коефіцієнта опору (ТКО) з від’ємного до злегка додатнього в інтервалі температур 100-293 K. Від’ємний ТКО пов'язаний із стрибковим механізмом електропровідності, і для високоомного композиту 2 ваг. % ГНП/TiO2/епоксидна смола була проведена оцінка енергії активації. Додатній ТКО для композиту 5 ваг. % ГНП/TiO2/епоксидна смола може бути пояснений змінами у тунельному електронному транспорті при тепловому розширенні епоксидної матриці. Дослідження теплопровідності КМ ГНП/TiO2/епоксидна смола показало, що додавання частинок TiO2 в композити ГНП/епоксидна смола не впливає на величину теплопровідності. Зміни теплопровідності при збільшенні вмісту частинок ГНП в потрійних КМ розглядалися в рамках модифікованої моделі Нільсена і визначалася ефективна теплопровідність кожної з фаз наповнювачів. Обговорювалася також роль теплового опору на міжфазних границях і контактного теплового опору між частинками наповнювача у визначенні теплопровідності композиту.

Перелік посилань