Перколяційні ефекти провідності в полімерних нанокомпозитах з бінарним наповнювачем

Abstract

Дослiджуються електрофiзичнi властивостi полiмерних систем на основi полiпропiлену (ПП) i бiнарного наповнювача вуглецевих нанотрубок (ВНТ) та наночастинок нiкелю (Ni). Композити з нанотрубками (ПП/ВНТ) були провiдними зi значенням порога перколяцiї φс = 0,7% (об.), тодi як композити з нанонiкелем (ПП/Ni) не мали провiдностi. Додавання нанонiкелю в композити ПП/ВНТ знижує порiг перколяцiї до φс = 0,2% (об.) i значно збiльшує провiднiсть. Цi змiни пояснюються виникненням брiджинг-ефекту, коли кластери нанотрубок з’єднуються кластерами нанометалу, що пiдтверджується даними електронної мiкроскопiї.

Исследуются электрофизические свойства полимерных систем на основе полипропилена (ПП) и бинарного наполнителя — углеродных нанотрубок (УНТ) и наночастиц никеля (Ni). Композиты с нанотрубками (ПП/ВНТ) были проводящими со значением порога перколяции φс = 0,7% (об.), тогда как композиты с наноникелем (ПП/Ni) не имели проводимости. Добавление наноникеля в композиты ПП/УНТ снижает порог перколяции до φс = 0,2% (об.) и существенно увеличивает проводимость. Эти изменения объясняются возникновением бриджинг-эффекта, когда кластеры нанотрубок соединяются кластерами нанометалла, что подтверждается данными электронной микроскопии.

Electrophysical properties of polymer systems based on polypropylene (PP) and the binary filler, carbon nanotubes (CNTs) and nanoparticles of nickel (Ni), are investigated. Composites with nanotubes (PP/CNTs) were conductive with the value of percolation threshold equal to φc = 0.7 vol.%, while the composites with nanonickel (PP/Ni) are not conductive. The addition of nanonickel in composites PP/CNTs reduces the percolation threshold to φc = 0.2 vol.% and significantly increases the conductivity. These changes are explained by the emergence of the bridging effect, where the clusters of nanotubes are connected by the clusters of the nanometal, which is confirmed by electron microscopy.