МЕТАЛЛОУГЛЕРОДНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ПИРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-2-134-142

Полный текст:


Аннотация

Теоретически изучена структура и электронно−энергетическое строение металлоуглеродных нанокомпозитов на основе пиролизованного полиакрилонитрила (ППАН), легированного атомами меди, кремния, железа, кобальта, никеля, с использованием неэмпирического метода функционала плотности. Определено влияние азота, входящего в состав ППАН, на стабильность нанокомпозитов и их проводящее состояние. Методом РФА экспериментально изучена структура, а также исследованы электрофизические свойства нанокомпозитов, полученных под действием ИК−нагрева на основе ПАН и соединений соответствующих металлов. Установлено, что в результате обработки прекурсоров, представляющих собой системы ПАН− МеR (где Ме — Cu, Co, Ni, Fe; R — хлорид ион, ацетат−ион), формируются металлоуглеродные нанокомпозиты, в которых наночастицы металлов равномерно распределены в нанокристаллической углеродной матрице на основе ППАН. Показано, что электропроводность металлоуглеродных нанокомпозитов носит активационный характер, определяется температурой синтеза нанокомпозитов и изменяется от 10−1 до 103 См/см в интервале температур получения Т = 600÷900 °С. Энергия активации проводимости также определяется температурой синтеза, что объясняется изменениями в структуре и химическом составе получаемых материалов. Установлено, что результаты расчета энергетических характеристик нанокомпозита согласуются с экспериментом. 


Об авторах

И. В. Запороцкова
Волгоградский государственный университет, Университетский просп., д. 100, Волгоград, 400062, Россия
Россия

директор Института приоритетных технологий, доктор физ.−мат. наук, профессор



Л. В. Кожитов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия
Россия

доктор техн. наук, профессор



Н. А. Аникеев
Волгоградский государственный университет, Университетский просп., д. 100, Волгоград, 400062, Россия,
Россия

аспирант 



О. А. Давлетова
Волгоградский государственный университет, Университетский просп., д. 100, Волгоград, 400062, Россия,
Россия

кандидат физ.−мат. наук, доцент 



Д. Г. Муратов
Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН, Ленинский просп., д. 29, Москва, Россия, 119991, Россия
Россия

кандидат техн. наук, старший научный сотрудник 



А. В. Попкова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия
Россия

аспирант 



Е. В. Якушко
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия
Россия

ассистент 



Список литературы

1. Cavin, R. K. Semiconductor research needs in the nanoscale physical sciences: A semiconductor research corporation working paper / R. K. Cavin, J. C. Daniel, V. V. Zhirnov // J. Nanoparticle Res. − 2000. − V. 2. − P. 213.

2. Кожитов, Л. В. Технология материалов микро− и наноэлектроники / Л. В. Кожитов, В. Г. Косушкин, В. В. Крапухин, Ю. Н. Пархоменко − М. : МИСиС, 2007. − 544 с.

3. Kozhitov, L. V. The perspective technological and physicochemical properties carbon nanocrystalline substance and metal/ carbonnanocompositesforfabricatingnovelmaterials/L. V. Kozhitov, V. V. Krapukhin, G. P. Karpacheva, S. A. Pavlov, V. V. Kozlov, T. Ph. Limonova, Yu. P. Prazdnikov // Физика электронных материалов. Материалы 2−й Междунар. конф. − Калуга: КГПУ, 2005. − Т. 1. − С. 36—39.

4. Kozhitov, L. V. The perspective technological and physicochemical properties carbon nanocrystalline substance and metal/ carbonnanocompositesforfabricatingnovelmaterials./L. V. Kozhitov, V. V. Krapukhin, G. P. Karpacheva, S. A. Pavlov, V. V. Kozlov // Тр. III Российско−японского семинара «Оборудование и технология для производства компонентов твердотельной электроники и наноматериалов». − М. : Изд−во «Учеба», МИСиС, 2005. − Р. 217—234.

5. Kozlov, V. V. The effective method based IR annealing for manufacturing novel carbon nanocrystalline material and multifunctionalmetal−polymernanocomposites/V.V.Kozlov,L. V. Kozhitov // Перспективные материалы. Спец. вып. − 2007. − Т. 1. − С. 377— 384.

6. Козлов, В. В. Перспективные свойства нанокомпозита Cu/C,полученногоспомощьютехнологииИК−отжига/В. В. Козлов, Л. В. Кожитов, В. В. Крапухин, Г. П. Карпачева, Е. А. Скрылева // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2006. − No 4. − C. 43—46.

7. Kozitov, L. V. The FeNi3/C nanocomposite formation from the composite of fe and ni salts and polyacrylonitrile under IR−heating / L. V. Kozitov, A. V. Kostikova, V. V. Kozlov, M. Bulatov // J. Nanoelectronics and Optoelectronics. − 2012. − N 7. − P. 419—422.

8. Karpacheva, G. P. Co−Carbon nanocomposites based on ir− pyrolyzed polyacrylonitrile / G. P. Karpacheva, K. A. Bagdasarova, G. N. Bondarenko, L. M. Zemtsov, D. G. Muratov, N. S. Perov // Polymer Sci. А. − 2009. − V. 51, N 11−12. − P. 1297—1302.

9. Якушко, Е. В. Формирование нанокомпозитов Ni/C на основе полиакрилонитрила под действием ИК−излучения / Е. В. Якушко, Д. Г. Муратов, Л. В. Кожитов, А. В. Попкова, М. А. Пушкарев // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2013. − No 1. − С. 61—65.

10. Шешко, Т. Ф. Совместная гидрогенизация оксидов углерода на катализаторах, содержащих наночастицы железа и никеля / Т. Ф. Шешко, Ю. М. Серов. // Журн. физ. химии. − 2011. − Т. 85, No 1. − С. 57—60.

11. Михайлов, Ю. М. Паровая конверсия глицерина на композиционных материалах, содержащих наночастицы никеля / Ю. М. Михайлов, Л. М. Кустов, В. В. Алешин, А. Л. Тарасов, В. Н. Леонова // Катализ в промышленности. − 2011. − No 1. − С. 66—70.

12. Лыньков, Л. М. Радиопоглощающие свойства никельсодержащего порошкообразного шунгита / Л. М. Лыньков, Т. В. Борботько, Е. А. Криштопова // Письма в ЖТФ. − 2009. − Т. 35,No 9.−С.44—48.

13. Jianhua, Zhou. Design of mesostrucred γ−Fe2O3/carbon nanocomposites for electromagnetic wave absorption applications. / Zhou Jianhua, He Jianping, Wang Fao, Li Guoxian, Guo lunxm, Zhao Jianging, Ma Yiou // J. Alloys and Compounds. − 2011. − V. 509. − P. 8211—8214.

14. Yang, Yong Synthesis and microwave absorption properties of FeCo nanoplates /Yong Yang, Cailing Xu, Yongxin Xia, Tao Wang, Fashen Li // Ibid. − 2010. − V. 493. − P. 549—552.

15. Chung, D. Pat. WO9610901A1. Metal filaments for electromagnetic interference shielding. / D. Chung, X. Shui. 1996.

16. Hasegawa, D. / D. Hasegawa, H. Yang, T. Ogawa, M. Takahashi // J. Magnetism and Magnetic Materials. − 2009. − V. 321 −P. 746.

17. Yang, H. T. Achieving a noninteracting magnetic nanoparticle system through direct control of interparticle spacing / H. T. Yang, D. Hasegawa, M. Takahashi, T. Ogawa // Appl. Phys. Lett. − 2009. − V. 94. − P. 013103.

18. Choi, J. S. Self−confirming “AND” logic nanoparticles for fault−free MRI / J. S. Choi, J. H. Lee, T. H. Shin, H. T. Song, E. Y. Kim, J. Cheon // J. Am. Chem. Soc. − 2010. − V. 132. − P. 11015—11017.

19. Kline, T. L. Biocompatible high−moment FeCo−Au magnetic nanoparticles for magnetic hyperthermia treatment optimization / T. L. Kline, Yun−Hao Xu, Ying Jing, Jian−Ping Wang // J. Magn. and Magn. Mater. − 2009. − V. 321. − P. 1525—1528.

20. Obraztsov, A. N. Application of nano−carbon cold cathodes for lighting elements. / A. N. Obraztsov, A. P. Volkov, Yu. V. Petrushenko, O. P. Satanovskaya // Nanotech. − 2003. − V. 2. − P. 234.

21. Запороцкова, И. В. Протонная проводимость углеродных наноструктур на основе пиролизованного полиакрилонитрила и ее практическое применение / И. В. Запороцкова, О. А. Давлетова, В. В. Козлов, Л. В. Кожитов, В. В. Крапухин, Д. Г. Муратов // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2008. − No 1. − С. 59—65.

22. Земцов Л. М. Углеродные наноструктуры на основе ИК− пиролизованного полиакрилонитрила / Л. М. Земцов, Г. П. Карпачева, М. Н. Ефимов, Д. Г. Муратов, К. А. Багдасарова // Высокомолекулярные соединения. А. − 2006. − Т. 48, No 6. − С. 977—982.

23. Dreizler, R. M. Density Functional Theory / R. M. Dreizler, E. K. U. Gross. − Berlin; Heidelberg : Springer − Verlag, 1990. − 303 p.

24. Козлов, В. В. // Особенности образования системы полисопряженных связей полиакрилонитрила в условиях вакуума при термической обработке / В. В. Козлов, Г. П. Карпачева, В. С. Петров,Е.В.Лазовская//Высокомолекулярныесоединения. А. − 2001. − T. 43, No 1. − C. 20.

25. Кожитов, Л. В. Получение и свойства углеродных нанокристаллических материалов и многофункциональных металлополимерных нанокомпозитов / Л. В. Кожитов, В. В. Козлов, В. Г. Костишин, А. Т. Морченко, Д. Г. Муратов, А. В. Нуриев, Е. В. Якушко // Материалы 2−й Всеросс. науч.−техн. конф. «Нанотехнологии и наноматериалы: современное состояние и перспективы развития в условиях Волгоградской области». − Волгоград, 2009.

26. Козлов, В. В. О химических превращениях полиакрилонитрила при термической обработке в вакууме и атмосфере аммиака. / В. В. Козлов, Г. П. Карпачева, В. С. Петров, Е. В. Лазовская, С. А. Павлов. // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2004. − No 4. − C. 45—49.

27. Муратов, Д. Г. Исследование электропроводности и полупроводниковых свойств нового углеродного материала на основе ИК−пиролизованного полиакрилонитрила ((С3H3N)n) / Д. Г. Муратов, В. В. Козлов, В. В. Крапухин, Л. В. Кожитов, Л. М. Земцов, Г. П. Карпачева // Там же. − 2007. − No 3. − C. 26.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Запороцкова И.В., Кожитов Л.В., Аникеев Н.А., Давлетова О.А., Муратов Д.Г., Попкова А.В., Якушко Е.В. МЕТАЛЛОУГЛЕРОДНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕ ПИРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2014;(2):134-142. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-2-134-142

For citation: Zaporotskova I.V., Kozhitov L.V., Anikeev N.A., Davletova O.A., Popkova A.V., Muratov D.G., Yakushko E.V. Metalcarbon Nanocomposites Based on Pyrolysed Polyacrylonitrile. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(2):134-142. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-2-134-142

Просмотров: 405

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)