Электропроводность механической смеси углеродных нанотрубок и терморасширенного графита при различных концентрациях и степени сжатия

Abstract

Изучено изменение электропроводности σ(ρ) смеси сверхупругих многослойных углеродных нанотрубок (УНТ) и пластичного терморасширенного графита (ТРГ) в цилиндре под поршнем при сжатии и разгрузке. При сжатии появляется прямой перколяционный переход (ПП), и σ(ρ) растёт, что обусловлено увеличением числа контактов в смеси, затем снижается по причине упругой деформации УНТ. Структурная перестройка при сжатии завершается при достижении плотности 0,35—0,55 г/см3 . При разгрузке проводимость восстанавливается до максимального значения по причине упругих свойств УНТ, затем резко падает (обратный перколяционный переход). В смеси УНТ и ТРГ прямой ПП снижается (по сравнению с ПП в УНТ и ТРГ) примерно в 2 раза до значений 0,05—0,06 г/см3 , что свидетельствует о разрыхлении структуры. Появление гистерезиса между прямым и обратным ПП вызвано неупругими процессами при деформации.

Вивчено зміну електропровідности σ(ρ) суміші надпружніх багатошарових вуглецевих нанорурок (ВНР) і пластичного терморозширеного графіту (ТРГ) в циліндрі під толоком при стисненні і розвантаженні. При стисненні відбувається прямий перколяційний перехід (ПП), і σ(ρ) зростає, що зумовлено збільшенням числа контактів у суміші, потім знижується внаслідок пружньої деформації ВНР. Структурна перебудова при стисненні завершується при досягненні густини 0,35—0,55 г/см3 . При розвантаженні провідність відновлюється до максимального значення внаслідок пружніх властивостей ВНР, потім різко спадає (зворотній перколяційний перехід). В суміші ВНР і ТРГ прямий ПП знижується (у порівнянні з ПП в ВНР і ТРГ) приблизно в 2 рази до значень 0,05—0,06 г/см3 , що свідчить про розпушення структури. Поява гістерези між прямим і зворотнім ПП викликана непружніми процесами при деформації.

Change in conductivity σ(ρ) of mixture of superelastic multiwall carbon nanotubes (MWCNT) and plastic thermoexpanded graphite (TEG) in cylinder with piston is studied under compression and unloading. Direct percolation transition (PT) appears at compression, and σ(ρ) increases due to increase of electric-contacts number in mixture, then it decreases due to elastic deformation of MWCNT. Restructuring under compression completes at density of 0.35— 0.55 g/cm3 . During unloading, conductivity restores to maximum value due to elastic properties of MWCNT, then it falls sharply (reverse percolation transition). Within the MWCNT—TEG mixture, direct PT decreases twice (as compared with PT in MWCNT and in TEG) to value of 0.05—0.06 g/cm3 . This testifies that structure loosens. Appear of hysteresis between direct and reverse transitions is caused by non-elastic processes during deformation.