Научная статья на тему 'Электрические свойства ионных лиотропных жидких кристаллов додецилбензолсульфоната с различными катионами'

Электрические свойства ионных лиотропных жидких кристаллов додецилбензолсульфоната с различными катионами Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
159
24
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛИОТРОПНЫЙ ЖИДКИЙ КРИСТАЛЛ / УДЕЛЬНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ / ДОДЕЦИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТЫ / ИМПЕДАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ LYOTROPIC LIQUID CRYSTAL / CONDUCTIVITY / DODECYLBENZENESULFONATES / IMPEDANCE SPECTROSCOPY

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Кузьмин Андрей Васильевич, Копичников Сергей Васильевич, Юртов Евгений Васильевич

Были приготовлены образцы жидких кристаллов додецилбензолсульфоната (DoBS) в следующих системах: LiDoBS/вода, NaDoBS/вода, KDoBS/вода. ЖК были исследованы методом импедансной спектроскопии в диапазоне частот от 0.5 ГЦ до 0.5 МГц. Для всех частотных зависимостей подобраны эквивалентные схемы и рассчитаны удельные проводимости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Кузьмин Андрей Васильевич, Копичников Сергей Васильевич, Юртов Евгений Васильевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Eelectrical properties of ionic lyotropic liquid crystals of dodecylbenzene sulfonates with different cations

The samples of liquid crystals dodecylbenzenesulfonate (DoBS) in the following systems were prepared: LiDoBS/water, NaDoBS/water, KDoBS/water. LC were investigated by impedance spectroscopy in the frequency range from 0.5 Hz to 0.5 MHz Equivalent circuits and conductivities for all frequency dependencies have been calculated.

Текст научной работы на тему «Электрические свойства ионных лиотропных жидких кристаллов додецилбензолсульфоната с различными катионами»

УДК 544.6.018.47

А.В. Кузьмин, С.В. Копичников, Е.В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОННЫХ ЛИОТРОПНЫХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ ДОДЕЦИЛБЕНЗОЛСУЛЬФОНАТА С РАЗЛИЧНЫМИ КАТИОНАМИ

Была приготовлены образцы жидких кристаллов додецилбензолсульфоната (DoBS) в следующих системах: LiDoBS/вода, NaDoBS/вода, KDoBS/вода. ЖК были исследованы методом импедансной спектроскопии в диапазоне частот от 0.5 ГЦ до 0.5 МГц. Для всех частотных зависимостей подобраны эквивалентные схемы и рассчитаны удельные проводимости.

The samples of liquid crystals dodecylbenzenesulfonate (DoBS) in the following systems were prepared: LiDoBS/water, NaDoBS/water, KDoBS/water. LC were investigated by impedance spectroscopy in the frequency range from 0.5 Hz to 0.5 MHz Equivalent circuits and conductivities for all frequency dependencies have been calculated.

Большой интерес в последнее время направлен на изучение электрических свойств жидких кристаллов как термотропных так и лиотропных[1], а также композитов на их основе[2]. Как известно, ЖК имеют ряд уникальных особенностей - это текучесть, при этом они обладают упорядоченной структурой, и анизотропия свойств, в том числе электрических. В данной работе рассматриваются ионные лиотропные ЖК на основе солей додецилбензолсульфоновой кислоты (DoBSA).

Были приготовлены образцы жидкого кристалла с различной концентрацией солей. Полученные ЖК были исследованы с помощью поляризационного микроскопа Axiostarplus (Carl Zeiss, Германия) в проходящем и поляризованном свете для подтверждения наличия той или иной жидкокристаллической структуры. Снимки были сделаны цифровой фотокамерой марки Canon (рис. 1).

Рис 2. Схема измерительной ячейки. 1 - фторопласт, 2 - Ni токосъемники, 3 - Ni токоподводы

Измерения были проведены в интервале частот 0,5Гц - 0,5МГц на приборе фирмы ЕНм (г. Черноголовка), Impedancemeter Z-500P. Амплитуда переменного сигнала не превышала 100мВ.

Для измерений использовалась четырехэлектродная ячейка (рис. 2). Такая схема расположения электродов позволяет выделить только частотную зависимость процессов, происходящих в электролите и исключить процессы на границах электрод/электролит. Так же из общего импеданса ячейки исключается импеданс токопод-водов, что повышает точность полученных данных. Ячейка была изготовлена из пластинки фторопласта, электроды были вырезаны из полированной никелевой пластины толщиной 0,12мм.

2'

Z

Рис 3. Типичные диаграммы Найквиста и эквивалентные схемы для (снизу вверх) гексагональной

фазы LiDoBS и ламелярной фазы KDoBS

В эквивалентной схеме для гексагональной фазы LiDoBS сопротивление R1 характеризует объемное сопротивление - сопротивление ионному переносу. Для описания годографов импеданса, имеющих вид полуокружности с центром, лежащим ниже оси абсцисс, вводится частотно-зависимый элемент постоянного угла сдвига CPE.

Процессы, протекающие на границе, зависящие от концентрации частиц и коэффициента диффузии, описываются элементом Варбурга.

Для ламеллярной жидкокристаллической структуры частотная зависимость представляла собой две перекрывающиеся полуокружности и так называемой низкочастотной шпоры. Степень перекрывания для разных составов отличалась. Возможна следующая интерпретация эквивалентной схемы: R1 - объемное сопротивление, це-

почка Я2-СРЕ2 - отвечает объемному сопротивлению и емкости отдельных ламелляр-ных доменов, а цепочка R3-CPE3 - сопротивлению и емкости границ ламеллярных доменов, СРЕЗ - емкость двойного слоя на границе электрод/ЖК.

и

40

35

30

25

J-

11 20

i

t> 15

10

5

0

30

40

3S 30 25 20 15 10 S

т 16 14 12

J 10

Z, 8

40

50

60

70

80

90

100

111

Na

20

30

40

50

GO

70

80

90

LAM

30

40

SO

60

70

80

90

Ll HAM

LAM

HC-KLAM

Рис 4. Зависимость проводимости ЖК на основе солей LiDoBS, NaDoBS, KDoBS от состава

ЖК на основе LiDoBS имеет максимум проводимости 33мСм/см для гексагональной структуры. При дальнейшем увеличении концентрации ПАВ наблюдается снижение удельной проводимости до 0.35мСм/см, которое не зависит от структуры ЖК.

Для системы NaDoBS/вода значительной проводимостью обладает только смесь ламеллярной и изотропной фазы 37мСм/см. Переход ЖК в ламеллярную фазу приводит к резкому падению проводимости. Схожее поведение демонстрирует система KDoBS/вода, где наблюдается значительное снижение проводимости на границе двухфазной и однофазной области.

Библиографический список

1. Matveeva A. G., Yurtov E. V., Prokopova L. A. Electrical properties of liquid crystals based on potassium laurate //Theoretical Foundations of Chemical Engineering -2012. - V. 46, No 4. - P.395-400.

2. Phase transitions, intermolecular interactions and electrical conductivity behavior in carbon multiwalled nanotubes/nematic liquid crystal composites /N. Lebovka [a.o.] //Journal of Molecular Structure. - 2008. - No 887. - P. 135-143.

УДК 544.778.4

Г.Г. Ларин, А.В. Викторова, А.Г. Мурадова, Е.В. Юртов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ПОЛУЧЕНИЕ НАНОЧАСТИЦ Fe3O4 МЕТОДОМ СТАРЕНИЯ ОСАДКА Fe(OH)2

Были получены наночастицы Fe3O4 методом старения осадка Fe(OH)2 при температурах 25 и 75 °C соответственно. Размер и структуру наночастиц Fe3O4 определяли методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Было установлено, что при увеличении температуры старения осадка Fe(OH)2 средний размер наночастиц Fe3O4 уменьшается от 73±20 нм до 33±15 нм.

Fe3O4 nanoparticles by method of aging Fe(OH)2 at the temperatures 25 °C and 75 temperatures were obtained. The size and structure of Fe3O4 nanoparticles were determined by transmission electron microscopy and X-ray analysis. It was found that the increasing temperature aging precipitate Fe (OH)2 the average size Fe3O4 nanoparticles from 73 ± 20 nm to 33 nm ± 15 nm is reduced.

Наночастицы Fe3O4 вследствие их доступности, высокой технологичности процессов получения и низкой токсичности для организма человека являются перспективными материалами для промышленности и медицины.

Наночастицы Fe3O4 находят применение в аэрокосмической промышленности, военной технике, строительстве, робототехнике и др.

Стоит отметить, что эффективность применения наночастиц (НЧ) в различных областях существенно предопределяется их размером. Свойства наноматериалов зависят от размера, формы и структуры наночастиц, поэтому, изменяя их, можно в определенных пределах влиять на характеристики материала.

Одним из методов получения НЧ Fe3O4 является метод старения осадка Fe(OH)2. Преимуществами метода является возможность получения НЧ с заданными размерами, минимальными энергетическими и экономическими затратами, высокой чистотой получаемого продукта. Метод старения основан на осаждении гидроксида железа (II), с последующим проведением старения в присутствии окислителя при различных температурах. В литературе рассмотрены различные условия синтеза НЧ, которые оказывают

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.