CC BY
23
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
