Электромагнитные и механические свойства нанокомпозитов полиакрилонитрил/углеродные нанотрубки

Синтезированы пленки углерод-полимерного нанокомпозита «полиакрилонитрил/одностенные углеродные нанотрубки» (ПАН/ОУНТ) с различной концентрацией наполнителя, варьируемой от 0,5 до 30 % (мас.). Установлено, что использование в полимерном композите на основе ПАН наполнителей в виде ОУНТ существенно влияет на механические свойства полимера, в частности возрастает прочность на разрыв. Изучение электрофизических свойств показало, что при введении ОУНТ наполнителей
от 0,5 до 30 % (мас.) электропроводность за счет роста степени перколяции увеличивается на 2 порядка, и на 7 порядков по сравнению с чистым ПАН. Были сделаны термические анализы нанокомпозита, которые показали, что с повышением концентрации ОУНТ термостабильность образцов увеличивается, а потери массы снижаются. Измерены диэлектрическая проницаемость и коэффициенты отражения, передачи и поглощения в терагерцовом диапазоне. Установлено, что коэффициент отражения нелинейно зависит от концентрации углеродных нанотрубок (УНТ). Минимальный коэффициент отражения в 0,55 отн. ед. наблюдается при концентрации 0,5 % (мас.), в то время как материалы с концентрацией ОУНТ более 5 % (мас.) показывают практически идентичный коэффициент отражения при достаточно низком коэффициенте передачи.

углерод-полимерные нанокомпозиты, углеродные нанотрубки, коэффициент отражения, коэффициент поглощения, тангенс диэлектрических потерь, комплексная диэлектрическая проницаемость

1. European Commission. Directorate-General for Health and Food Safety // European Commission DG SANTE, 2015. URL: https://ec.europa.eu/info/departments/health-and-food-safety_en

2. Иванов В. П., Залогин Н. Н. Побочные электромагнитные излучения электронной вычислительной техники и их маскировка // Защита информации. Инсайд. 2010. № 1. С. 60—64.

3. Oueiny C., Berlioz S., Perrin F.-X. Carbon nanotube-polyaniline composites // Progress in Polymer Science. 2014. V. 39, Iss. 4. P. 707—748. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2013.08.009

4. Cuiling Hou, Tiehu Li, Tingkai Zhao, Tao Cheng, Wenjuan Zhang, Guangming Li. Microwave absorption and mechanical properties of La(NO3)3-doped multi-walled carbon nanotube/polyvinyl chloride composites // Mater. Lett. 2012. V. 67. Iss. 1. P. 84—87. DOI: 10.1016/j.matlet.2011.09.036

5. Zhou Wang, Guang-Lin Zhao. Microwave absorption properties of carbon nanotubes-epoxy composites in a frequency range of 2—20 GHz // Open Journal of Composite Materials. 2013. V. 3, N 2. P. 17—23. DOI: 10.4236/ojcm.2013.32003

6. Syazwan M. M., Hashim M., Azis R. S., Ismail I., Kanagesan S., Hapishah A. N. Enhancing absorption properties of Mg—Ti substituted barium hexaferrite nanocomposite through the addition of MWCNT // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2017. V. 28, Iss. 12. P. 8429—8436. DOI: 10.1007/s10854-017-6561-y

7. Ghasemi A. Remarkable influence of carbon nanotubes on microwave absorption characteristics of strontium ferrite/CNT nanocomposites // J. Magnetism and Magnetic Mater. 2011. V. 323. P. 3133—3137. DOI: 10.1016/j.jmmm.2011.06.070

8. Sutradhar S., Das S., Chakrabarti P. K. Magnetic and enhanced microwave absorption properties of nanoparticles of Li0.32Zn0.26Cu0.1Fe2.32O4 encapsulated in carbon nanotubes // Materials Lett. 2013. V. 95. P. 145—148. DOI: 10.1016/j.matlet.2012.12.069

9. Lisenkov E. А., Klepko V. V., Yakovlev Yu. V. Influence of the filler’s size on the percolation behavior in the polyethylene glycol/carbon nanotubes system // J. Nano-Electron. Phys. 2015. V. 7, N 1. P. 01031.

10. Lisenkov E. A., Klepko V. V. Features of charges transfer in the polyethylene glycol/carbon nanotubes system // J. Nano-Electron. Phys. 2013. V. 5, N 3. P. 03052.

11. Suslyaev V. I., Kuznetsov V. L., Zhuravlev V. A., Mazov I. N., Korovin E. Y., Moseenkov S. I., Dorozhkin K. V. An investigation of electromagnetic response of composite polymer materials containing carbon nanostructures within the range of frequencies 10 MHz — 1.1 THz // Russ. Phys. J. 2013. V. 55, Iss. 8. P. 970 — 976. DOI: 10.1007/s11182-013-9909-7

12. Mazov I. N., Kuznetsov V. L., Krasnikov D. V., Rudina N. A., Romanenko A. I., Anikeeva O. B., Suslyaev V. I., Korovin E. Yu., Zhuravlev V. A. Structure and properties of multiwall carbon nanotubes/polystyrene composites prepared via coagulation precipitation technique // J. Nanotechnology. 2011. V. 2011. Article ID 648324 (7 p.). DOI: 10.1155/2011/648324