Электропроводящие композиционные материалы на основе оксидов металлов и углеродных наноструктур

Abstract

В статье отображены результаты по исследованию композитов на основе керамических и углеродных наноматериалов, обладающих улучшенными функциональными свойствами. Было показано, что углеродные наноструктуры могут быть использованы для создания сорбентов водорода, электрокатализаторов топливных элементов и как модифицирующие добавки в композиционные материалы. Были получены нанодисперсные порошки металлов и их оксидов, а также созданы углерод-керамические композиты. Было показано, что функциональные свойства таких композитов существенно зависят от строения и метода получения углеродного материала. Так, в качестве носителей катализатора были использованы коаксиально-конические углеродные нановолокна, а для композиционных сорбентов водорода — плоскопараллельные нановолокна; в качестве укрепляющих добавок к полимерам — коаксиально-цилиндрические углеродные нанотрубки. Было показано, что даже добавки 1–2% мас. углеродных нанотрубок или нановолокон значительно улучшают электропроводность и теплопроводность.

У статті відображено результати з дослідження композитів на основі керамічних і вуглецевих наноматеріалів, які мають поліпшені функціональні властивості. Було показано, що вуглецеві наноструктури можуть бути використані для створення сорбентів водню, електрокаталізаторів паливних елементів і як модифікувальні добавки в композиційні матеріали. Було одержано нанодисперсні порошки металів та їх оксидів, а також створено вуглець-керамічні композити. Показано, що функціональні властивості таких композитів істотно залежать від будови і методи одержання вуглецевого матеріалу. Так, в якості носіїв каталізатора було використано коаксіально-конічні вуглецеві нановолокна, а для композиційних сорбентів водню — пласкопаралельні нановолокна; в якості зміцнювальних добавок до полімерів — коаксіально-циліндричні вуглецеві нанотрубки. Було показано, що навіть добавки 1–2% мас. вуглецевих нанотрубок або нановолокон значно поліпшують електропровідність і теплопровідність.

During the work, composites based on ceramic and carbon nanomaterials with improved functional properties were created, and as shown, the carbon nanostructures can be used to fabricate the sorbents of hydrogen, fuel-cell electrocatalysts, and modifiers in composite materials. Nanopowders of metals and metal oxides are obtained, and the carbon–ceramic composites are fabricated. As shown, the functional properties of such composites are strongly dependent on both the structure and the method of obtaining carbon material. As carriers of catalyst, the coaxial-conical carbon nanofibers are served, and for composite sorbents of hydrogen, plane-parallel nanofibers are used; as hardening additives to polymers, coaxial-cylindrical carbon nanotubes are applicable. As shown, even small additions (1–2 wt.%) of carbon nanotubes or nanofibers significantly improve both electrical conduction and thermal conduction.