Регистрация / Вход
Прислать материал

Синтез и свойства металл-полимерных нанокомпозитов ОУНТ/ ПАН

ФИО
Шадринов Алексей Викторович
Электронная почта
4bdfa2847shadrinovalex@mail.ru
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Технологии материалов электроники
ФИО научного руководителя
Муратов Дмитрий Геннадьевич, к.т.н.
Академическая группа
ММК-14-1
Наименование тезиса
Синтез и свойства металл-полимерных нанокомпозитов ОУНТ/ ПАН
Тезис

Композиционные наноматериалы в настоящее время открывают широкие перспективы применения в различных областях, в частности, как термоэлектрики. В связи с этим интерес представляют нанокомпозиты на основе проводящего полиакрилонитрила, содержащие углеродные нанотрубки, как наиболее высокопроводящий углеродный материал.

Целью данной работы состояла в разработке методики получения пленок нанокомпозитов ОУНТ/ПАН достаточно высокой площади (≥ 20 см2) и изучении их механических и электрофизических свойств.

Разработана методика синтеза углерод-полимерных нанокомпозитов, позволяющая получать пленки  с толщиной от 50 до 130 мкм с сохранением равномерности по площади (отклонение ±5 мкм). Композиты готовились путем диспергирования одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) в растворе ПАН в ДМФА под действием высокоинтенсивной обработки ультразвуком. Концентрация ОУНТ составляла от 0,5 до 30 масс. % от ПАН. Полученная суспензия подвергалась сушке при Т = 25-40 °С до постоянного веса.

Исследование механических свойств полученных композитов показало, что с ростом толщины пленок возрастает разрывная нагрузка. При этом пленки с меньшей толщиной являются более хрупкими, что, по-видимому, связано с возникающими в полимере напряжениями за счет ориентации его молекул в плоскости пленки. При этом ОУНТ способствуют данному процессу. Также было установлено, что с ростом концентации ОУНТ в пленках композитов от 0,5 до 30 масс.% разрывная нагрузка возрастает от 15 МПа до 35 МПа, что определяется дополнительным взаимодействием между молекулами полимера, обеспечиваемом углеродными нанотрубками.

Было установлено, что с ростом содержания ОУНТ в пленках композитов существенно возрастает электропроводность от 1,1·10-3 до 6,8·10-2 в интервале концентраций от 0,5 до 30 масс. %. Рост электропроводности определяется степенью перколяции ОУНТ в ПАН, т.к. введение даже 0,5 масс. % ОУНТ изменило электропроводность полимера на 3 порядка. С ростом концентрации ОУНТ выше 15 масс. % изменения электропроводности уже значительно более слабые – изменение составило 30 %.