Перколяційна поведінка електропровідності нанокомпозитів на основі полімолочної кислоти

У даній роботі досліджено електропровідні властивості полімерних нанокомпозитів на основі матриці полімолочної кислоти з додаванням вуглецевих нанотрубок (ВНТ) за допомогою методу імпедансної спектроскопії. Такий підхід дозволив проаналізувати частотні залежності електропровідності та виявити особливості перколяційної поведінки досліджуваних систем. Встановлено, що електропровідність композитів демонструє типовий характер змінного струму: збереження постійного значення на низьких частотах з подальшим зростанням при досягненні критичної частоти, що свідчить про зміну механізму переносу заряду. Дослідження впливу концентрації ВНТ на електричні характеристики композитів показало наявність чітко вираженого порогу перколяції, який відповідає формуванню безперервної сітки з провідних частинок усередині полімерної матриці. Отримані дані дозволили кількісно описати цей перехід за допомогою моделей теорії критичної перколяційної. Було встановлено, що навіть при малих концентраціях ВНТ (~ 0,5 %) відбувається різке зростання провідності, що свідчить про ефективність диспергування нанотрубок у полімері. Особливу увагу приділено моделюванню частотної залежності провідності з використанням закону Йоншера, що дозволило встановити зміну характеру взаємодії між носіями заряду та середовищем у процесі зростання концентрації ВНТ. Аналіз параметра n продемонстрував наявність аномальних значень, що не пояснюються класичними моделями провідності, і вказують на складні процеси переносу заряду, пов’язані з утворенням фракталоподібної топології або проявами аномальної дифузії. Отримані результати узгоджуються з сучасними теоретичними уявленнями про електропровідність у складних невпорядкованих системах. Проведене дослідження сприяє глибшому розумінню механізмів електропровідності в нанокомпозитах типу полімер-ВНТ, що має велике значення для подальшої розробки композитних матеріалів з регульованими електрофізичними властивостями, оптимізованих під конкретні функціональні застосування.