Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ'

ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
80
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МНОГОСЛОЙНЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ (МУНТ) / МЕХАНОАКТИВАЦИЯ / КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЙ КОМПАУНД / НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Щегольков Александр В., Щегольков Алексей В.

В статье описано использование механоактивированных многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ), синтезированных по CVD-технологии на Ni/0.5Mg катализаторе для создания высокоэффективных электронагревателей с эффектом саморегулирования. Механоактивированные с помощью шаровой мельницы МУНТ, используются в качестве электропроводящего наполнителя для эластомеров, таких как каучук с полярными группами C-Cl и кремнийорганический компаунд с полярными Si-O связями. Проведено сравнение влияния механоактиварованных и исходных МУНТ на электрофизические свойства эластомеров - обладающими полярными группами C-Cl и полярными Si-O связями. За счет механоактивации МУНТ удельная объемная электропроводность (σm) кремнийорганического эластомера возрастает от значения 2,2 до 8,1 См∙см-1 при максимальном массовом содержании МУНТ. В случае хлоропренового каучука от 5,2 до 11,2 См∙см-1. Для удельной объемной электропроводности композита σс на пороге перколяции увеличивается для кремнийорганического компаунда с 0,5·10-3 до 0,9·10-2 См∙см-1. Установлено влияние механоактивации МУНТ на тепловыделения эластомеров, которая способствует выравниваю температурного поля при толщине образцов равной 3 мм. Поляризация эластомеров может быть косвенно оценена по величине пускового тока. Представлено теоретическое описание электрофизических свойств эластомеров, модифицированных МУНТ с применением уравнения Ланжевена - Дебая и дифференциального уравнения в частных производных Пуассона.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Щегольков Александр В., Щегольков Алексей В.

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

THE EFFECT OF MULTILAYER CARBON NANOTUBES BY MECHANICAL ACTIVATION AT THE ELECTRICAL PROPERTIES OF ELASTOMER/MWCNT COMPOSITE A.V. SHCHEGOLKOV, A.V. SHCHEGOLKOV

The paper describes the use of mechanically activated multi-layer carbon nanotubes (MWNTs) synthesized by CVD-technology on Ni/0.5Mg catalyst to create highly efficient electric heaters with self-regulating effects. MWNTs mechanoactivated by a ball mill are used as an electrically conductive filler for elastomers such as C-Cl group polar rubber and Si-O polar silicone compound. The effect of mechanically activated and initial MWNTs on the electrophysical properties of elastomers having polar C-Cl groups and polar Si-O bonds has been compared. Due to MWNT mechanical activation the specific volumetric conductivity (σm) of silicone-organic elastomer increases from the value of 2.2 to 8.1 Sm∙cm-1 at the maximum mass content of MWNT. In case of chloroprene rubber it increases from 5.2 to 11.2 Sm∙cm-1. For the specific volumetric conductivity of the composite σс at the percolation threshold increases for the organosilicon compound from 0.5-10-3 to 0.9-10-2 Sm∙cm-1. The effect of mechanical activation of MWNT on the elastomer heat release was established. It contributes to the alignment of the temperature field at a sample thickness of 3 mm. The polarization of elastomers can be indirectly estimated from the value of inrush current. A theoretical description of the electrophysical properties of elastomers modified by MWCNTs using the Langevin - Debye equation and the Poisson partial differential equation is presented.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ»

DOI: 10.6060/rcj.2021654.15 УДК: 621.31.371; 678.7

ВЛИЯНИЕ МЕХАНОАКТИВАЦИИ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ

А.В. Щегольков, А.В. Щегольков

Тамбовский государственный технический университет (ФГБОУ ВО ТГТУ), ул. Советская, д. 106, Тамбов,

Российская Федерация, 392000

E-mail: energynano@yandex.ru, alexxx5000@mail.ru

В статье описано использование механоактивированных многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ), синтезированных по CVD-технологии на Ni/o.sMg катализаторе для создания высокоэффективных электронагревателей с эффектом саморегулирования. Механоактивированные с помощью шаровой мельницы МУНТ, используются в качестве электропроводящего наполнителя для эластомеров, таких как каучук с полярными группами C-Cl и кремнийорганический компаунд с полярными Si-O связями. Проведено сравнение влияния механоактиварованных и исходных МУНТ на электрофизические свойства эластомеров - обладающими полярными группами C-Cl и полярными Si-O связями. За счет механоактивации МУНТ удельная объемная электропроводность (om) кремнийорганического эластомера возрастает от значения 2,2 до 8,1 См^см'1 при максимальном массовом содержании МУНТ. В случае хлоропренового каучука от 5,2 до 11,2 См^см'1. Для удельной объемной электропроводности композита Ос на пороге перколяции увеличивается для кремнийорганического компаунда с 0,5103 до 0,9^102 См^см'1. Установлено влияние механоактивации МУНТ на тепловыделения эластомеров, которая способствует выравниваю температурного поля при толщине образцов равной 3 мм. Поляризация эластомеров может быть косвенно оценена по величине пускового тока. Представлено теоретическое описание электрофизических свойств эластомеров, модифицированных МУНТ с применением уравнения Ланжевена - Дебая и дифференциального уравнения в частных производных Пуассона.

Ключевые слова: многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ), механоактивация, кремнийорганический компаунд, нагревательный элемент

THE EFFECT OF MULTILAYER CARBON NANOTUBES BY MECHANICAL ACTIVATION AT THE ELECTRICAL PROPERTIES OF ELASTOMER/MWCNT COMPOSITE

A.V. Shchegolkov, A.V. Shchegolkov

Tambov State Technical University (TSTU), Sovetskaya St, 106, Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: energynano@yandex.ru, alexxx5000@mail.ru

The paper describes the use of mechanically activated multi-layer carbon nanotubes (MWNTs) synthesized by CVD-technology on Ni/o.sMg catalyst to create highly efficient electric heaters with self-regulating effects. MWNTs mechanoactivated by a ball mill are used as an electrically conductive filler for elastomers such as C-Cl group polar rubber and Si-O polar silicone compound. The effect of mechanically activated and initial MWNTs on the electrophysical properties of elastomers having polar C-Cl groups and polar Si-O bonds has been compared. Due to MWNT mechanical activation the specific volumetric conductivity (om) of silicone-organic elastomer increases from the value of 2.2 to 8.1 Sm^cm'1 at the maximum mass content of MWNT. In case of chloroprene rubber it increases from 5.2 to 11.2 Sm^cm'1. For the specific volumetric conductivity of the composite Ос at the percolation threshold increases for the organosilicon compound from 0.5-103 to 0.9-10-2 Sm^cm'1.

The effect of mechanical activation of MWNT on the elastomer heat release was established. It contributes to the alignment of the temperature field at a sample thickness of 3 mm. The polarization of elastomers can be indirectly estimated from the value of inrush current. A theoretical description of the electrophysical properties of elastomers modified by MWCNTs using the Langevin - Debye equation and the Poisson partial differential equation is presented.

Key words: multilayer carbon nanotubes (MWCNT), mechanical activation, organosilicon compound, heating element

Для цитирования:

Щегольков А.В., Щегольков А.В. Влияние механоактивации многослойных углеродных нанотрубок на электрофизические свойства наноструктурированных эластомеров. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва). 2021. Т. LXV. № 4. С. 88-94

For citation:

Shchegolkov A.V., Shchegolkov A.V. The effect of multilayer carbon nanotubes by mechanical activation at the electrical properties of nanostructured elastomers. Ros. Khim. Zh. 2021. V. 65. N 4. P. 88-94

ВВЕДЕНИЕ

Технологии электронагрева находя все более широкое применение в различных секторах промышленности. Вопросы разработки и использования электронагревателей (ЭН) с эффектом саморегулирования температуры открывают широкие перспективы к созданию энергосберегающих и энергоэффективных технологий в различных сферах жизнедеятельности человека. В этой связи, для создания ЭН могут быть использованы углеродные нанотрубки и комбинированные полимерные матрицы [1]. Использование полиуретана, позволяет получать гибкие ЭН [2]. Создание электрических сетей в наномодифицированном полиуретане может быть достигнуто при концентрации МУНТ равной 2 масс. % [3]. Также, электропроводящая фаза в полимерной матрице может быть образована смесевым композитом УНТ/графен [4] или на основе гомогенной электропроводящей добавки графена [5] или УНТ [6].

В работе [7] представлены исследования кремнийорганической матрицы с МУНТ, синтезированных на разных катализаторах по технологии CVD (Chemical Vapor Deposition). В исследованиях, проведенных в работах [8,9] для улучшения свойств МУНТ использован подход механического воздействия МУНТ [8]. Следует разделять процессы перемешивания и механоактивации МУНТ, т. к. перемешивание не обеспечивает существенных изменений в структуре, морфологии и характеристиках МУНТ, при этом процесс перемешивания осуществляется различными устройствами, в которых имеется большой объем внутреннего пространства, в частности ротационные лопастные

смесители с регулируемой и нерегулируемой частотой вращения [8]. Механоактивация нанораз-мерных углеродных материалов в таких устройствах, как шаровые мельницы и аппараты вихревого слоя - приводит к их структурным изменениям и образованию свободных радикалов. Следует учитывать, что на образование свободных радикалов при механоактивации оказывают влияние такие факторы, как время обработки, тип устройства для механоактивирования и атмосфера в которой происходит механоактивация. В работе [9] установили, что 10-минутный механический помол не приводит к морфологическим и структурным изменениям УНТ, тогда как доля неупорядоченного углерода вместе с образованием аморфного углерода увеличивается через 20 мин обработки.

Другим вариантом механообработки МУНТ может быть многостадийная обработка МУНТ совместно с графитом при большой скорости перемешивания [10, 11] с последующей обработкой в аппарате вихревого слоя [12].

Целью работы является исследование влияния механоактивации МУНТ на электрофизические свойства наноструктурированных эластомеров и особенности тепловыделения по действием электрического напряжения, а также теоретическое описание электрофизических свойств эластомеров, модифицированных МУНТ.

Таким образом, основной задачей исследования являлась оценка влияния механоактивации углеродных нанотрубок на электрофизические свойства наноструктурированных эластомеров, при этом задачами исследований являлись:

1. Механоактивация МУНТ и получение наноструктурированных эластомеров.

2. Исследование электрофизических свойств с установлением порога перколяции электропроводности и распределения температурного поля на поверхности образцов эластомеров.

3. Теоретическое описание электрофизических свойств эластомеров, модифицированных МУНТ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для получения композитного материала на основе полимера, модифицированного МУНТ были использован эластомер «Сила-герм 8030» (ООО "ЭЛЕМЕНТ 14", Москва, Россия), который представляет собой крем-нийорганический компаунд с полярными Si-O связями. Для отвержения жидкой фазы крем-нийорганического компаунда - один из компонентов содержит платину (Pt) (ТУ 38.303-04-0590 (№68 - платиновый катализатор)). Для сравнения влияния матрицы на электропроводящие свойства композита, был подобран другой эластомер -хлоропреновый каучук «Baypren 611» (ООО "Ви-таХим", Казань, Россия) с полярными группами C-Cl. Дополнительно использовали - бутилфенол-формальдегидную смолу 101К (ООО "КурскХим-Пром", Курск, Россия), оксид цинка и оксид магния (ООО «Биохим-ТЛ», Москва, Россия). Растворитель - смесь этилацетата (ООО "Нижегородхим", Дзержинск, Россия)) и ацетона (ООО «Вершина», Всеволожск, Россия). В качестве электропроводящего наполнителя использованы МУНТ, полученные по CVD-технологии на Ni/o.5Mg катализаторе (с мольным соотношением Ni :Mg, равным 1:0,5).

Для механоактивировации МУНТ использовалась планетарная мельница Пульверизетте 5, с режимом механической обработки в течении 5 минут и диаметром шаров равным 5 мм. Образцы нагревателей были получены по методике, представленной в работах [7, 10-12]. Толщина образцов составила 3 мм. Тип расположения питающих электродов- компланарный.

Исследования процессов тепловыделения на поверхности нагревательного элемента производили тепловизором Testo 875-1 (Германия, Testo). Морфологию поверхности МУНТ исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа «TESCAN LYRA 3» (Чехия). Удельное объемное электрическое сопротивление измеряли с помощью мультиметра «UNIT иТ71Е» (Китай) с пределом измерения электрического сопротивле-

ния до 60 МОм. Для измерения высокого удельного сопротивления использован вольтметр-электрометр В7-30 с пределом измерения до 1018 Ом. Погрешность прибора: (± (а+0,15 Rx) Ом (1011-1018 Ом), ±(а+0,05 Rx) Ом (109-1010 Ом), где а - погрешность дискретности, равная 2 ед. младшего разряда).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Изображение СЭМ - МУНТ, синтезированных на катализаторе Ni/o.5Mg, представлено на рис. 1. На котором наблюдается нитевидные образования, обладающие волнистостью, длиной около 2 мкм и более, которые объединены в пучки. Особенность МУНТ объединяться в пучки - обеспечивает формирование агломератов и агрегатов.

Рис. 1. СЭМ- изображения МУНТ (Ni/o.5Mg - катализатор)

Теоретически механизм перколяции электрической проводимости в первом приближении можно представить в виде степенного закона, отражающего зависимость проводимости материала от концентрации проводящего компонента, т.е. электрофизическим переходом композита из изолирующего (диэлектрик) в проводящего состояние [11]:

^ = {ф-Рс) (1)

где о - удельная объемная электропроводность, См/см; Оо - удельная объемная электропроводность МУНТ (См/см); ос - удельная объемная электропроводность композита на пороге перколяции (См/см); ф - объемная доля МУНТ; фс - объемная доля МУНТ на пороге перколяции; ^ - критический показатель степени электропроводности.

Проведенные исследования позволили установить параметры уравнения перколяции (1)

для наномодифицированных эластомеров с меха-ноактивированными МУНТ. Параметры уравнения (1) сведены в табл. 1. При этом образцы Э-1 М и Э-2 М обозначают механноактивированные МУНТ.

Таблица 1

Параметры уравнения перколяции наномодифици-

Композит Ос От фс t

Э-1 0,5 10-3 2,2 0,55 1,5

Э-1 М 0,9 10-3 4,1 0,4 2

Э-2 1,5 • 10-2 7,2 0,65 2

Э-2 М 3,5 10-2 9,2 0,5 2,8

За счет механоактивации МУНТ удельная объемная электропроводность (от) кремнийорга-нического эластомера возрастает от значения 2,2 до 8,1 См/см при максимальном массовом содержании МУНТ. В случае хлоропренового каучука от 5,2 до 11,2 См/см. Удельная объемная электропроводность кремнийорганического компаунда о0 на пороге перколяции увеличивается с 0,5 • 10-3 до 0,9-10-2 См/см. При этом для хлоропренового каучука изменение ос происходит от 1,5 10-3 и до

3,5 10-2 См/см. Объемная доля МУНТ фс на пороге перколяции для кремнийорганического компаунда изменяется от величины 0,55 до 0,4. Для хлоропренового каучука от 0,65 до 0,5. Критический показатель степени ^ также меняется, как для кремнийор-ганического компаунда от 1,5 до 2, так и для хло-ропренового каучука от значений 2 до 2,8.

Механоактивация МУНТ в планетарной мельнице - вызывает снижение контактного сопротивления за счет рассредоточения МУНТ с образованием параллельных проводящих структур. В результате формирования параллельных проводящих структур может наблюдаться снижение доли микролокаций в образованных МУНТ объединенных в крупные агломераты, а также снижения эффекта «блуждающих токов» - приводящего к увеличению электрического сопротивления.

Температура на поверхности образцов (рис. 2), изготовленных из кремнийорганического компаунда с содержание 10 масс. % МУНТ варьировалась от 37 °С до 48,9 °С (рис. 2 а, б, с). С меха-ноактивацией МУНТ максимальная температура составила 72,9 °С. При этом минимальное значение 51,8 °С, а среднее значение 67,3 °С.

а б

Рис. 2. Тепловизионные снимки нагревательных элементов, выполненные с помощью тепловизора Testo 875 а - кремнийорганический каучук с МУНТ с, б - кремнийорганический компаунд с МУНТ

Максимальная температура нагрева образцов (рис. 3а,б), изготовленных из хлоропренового каучука с содержание 10 масс. % механоактивиро-ванных МУНТ - 67,6 °С. Для нагревателя с обычными МУНТ максимальная температура составляет 61,1 °С. При этом для эластомера с механоак-тивированными МУНТ температурное поле - равномерное, а для МУНТ без механоактивации наблюдаются локации с превышением температуры относительно средней температуры в центральной части образца нагревателя.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОСТРУКТУРИРВОАННЫХ КОМПОЗИТОВ

Процессы тепловыделений в нанострукту-рированных эластомерах связаны с их электрофизическими свойствами. В эластомере с МУНТ имеется диэлектрическая (каучук с полярными группами С-С1 и кремнийорганический компаунд с полярными Si-O связями) и проводящая фаза -МУНТ. Зависимость диэлектрической проницаемости е полярного диэлектрика от дипольного

электрического момента р составляющих его молекул с учетом зависимость е от температуры по выражению Ланжевена - Дебая [13, 14] имеет вид:

=4р N s + 2 3

Í

,2 Л

«0 +

3kT

где, N - число молекул в единице объема, «о - поляризуемость упругого смещения, Т - температура, °С.

(2)

a б

Рис. 3. Тепловизионные снимки нагревательных элементов, выполненные с помощью тепловизора Testo 875 а - хлоропреновый каучук в МУНТ, б - хлоропреновый каучук с механоактивированными МУНТ

В отсутствие электрического поля диполь-ные молекулы полярного диэлектрика ориентированы хаотически. В электрическом поле возникает ориентация молекул вдоль поля, чему препятствует тепловое движение молекул.

Наномодифицированный эластомер снабженный питающими электродами обладает емкостным током 4 зарядом Qc и емкостью Сх.

Суммарный ток /с = Тр + Та опережает напряжение и на угол ф. Угол, дополнительный к этому углу, обозначают 3 (3= 90°-ф) и называют углом диэлектрических потерь. Данное утверждение характерно для момента включения, что вызывает появление эффекта пускового тока.

Эффект поляризации можно косвенно оценить по наличию пускового тока в наноструктури-рованном эластомере при питающем напряжении равном 100 В.

На рис. 4 представлена динамика пускового тока при температуре окружающей среды 20 °С.

Механоактивация МУНТ повышает мощность нагревателей, что приводит к росту пускового тока. Для кремнийорганического компаунда с МУНТ пусковой ток составляет 3,4 мА, с механоак-тивацией МУНТ пусковой ток возрастает до 4,5 мА. Для хлорперенового каучука пусковой ток составляет 3,7 мА, с механоактивацией МУНТ пусковой ток возрастает до 4,8 мА для образца 1 см2.

Наноструктурированный эластомер, состоящий из диэлектрической и проводящей фазы, можно представить в виде эквивалентной схемы, состоящей из конденсатора С и присоединенного

параллельно к нему резистора R:

tgS=- 1 1

(3)

аЯС ££рую Диэлектрические потери могут быть ди-польно-сегментальными, что вызвано ориентаци-онным поворотом полярных звеньев (полярные Si-О связи) макромолекулы в условиях, когда возможно сегментальное движение, т.е. в том случае, когда для полимера характерно высокоэластическое состояние. Второй тип - дипольно-групповые потери - обусловлены ориентацией самих полярных групп С-С1.

I, мА

5

1

' 4

3 1

0 2 4 6 8 10 12 14 т, с Рис. 4. Динамика пускового тока при температуре окружающей среды 20 °С 1 - Кремнийорганический компаунд с МУНТ; 2 - Крем-нийорганический компаунд с механоактивированными МУНТ; 3 - Хлоропреновый каучук с МУНТ; 4 - Хлоропрено-вый каучук с механоактивированными МУНТ

Следует учесть, что для наномодифициро-ванного эластомера распределение температуры

3

2

находится в функциональной связи с электрическим потенциалом:

Т(х,у,г) = / (<р(х, у, г)) (4)

Для нахождения распределения электрического потенциального поля в объеме эластомера, содержащего МУНТ, может быть использовано дифференциальное уравнение в частных производных в декартовых координатах (уравнение Пуассона):

V> =

д2ф д2р д2р

- +

+ -

(5)

дх2 ду2 д22 Уравнение (5) определяет качественные особенности тепловыделения в электрическом нагревателе, которые связаны с расположением электродов, а также природой полимерной матрицы. Полимерная матрица может существенным образом повлиять на процессы тепловыделения под действием электрического напряжения, что следует из данных представленных на рис. 2 и 3. При подборе полимерной матрицы следует учитывать возможные поляризационные эффекты, которые можно оценить на основе уравнения Ланже-вена - Дебая (2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективность МУНТ, как модификатора эластомеров была улучшена с помощью механоак-тивации. Для механоактивации МУНТ использовалась планетарная мельница Пульверизетте 5, с режимом механической обработки в течении 5 мин и диаметром шаров 5 мм.

HHTEPATyPA

1. Shchegolkov A., Dyachkova T., Burakova E., Kokuytseva T., ZobovA. MATEC Web of Conferences. 2018. V. 243. P. 00028. DOI: 10.1051 /matecconf/201824300028.

2. Russo P., Langella A., Papa I., Simeoli G, Lopresto V. Composite Structures. 2017. V. 166. P. 146-152. DOI: 10.1016/j.comp-struct.2017.01.054.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Zhao Z., Chen H., Liu X., Wang Z., Zhu Y., Zhou Y. Surface and Coatings Technology. 2020. V. 404. P. 126489. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126489.

4. VertuccioL., FogliaF., PantaniR., Romero-SánchezM.D., Calderón B., Guadagno L. Composites Part B: Engineering. 2021. V. 207. P. 108583. DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108583.

5. Vertuccio L., De Santis F., Pantani R., Lafdi K., Guadagno L. Composites Part B: Engineering. 2019. V. 162. P. 600-610. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.01.045.

6. YaoX., Hawkins S.C., Falzon B.G. Carbon. 2018. V. 136. P. 130-138. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.04.039.

7. Ali I., AlGarni T.S., Shchegolkov A., Shchegolkov A., Jang S.-H., Galunin E., Komarov F., Borovskikh P., Imanova G.T. Polymer Bulletin. 2021. Article in press. DOI: 10.1007/s00289-020-03483-y.

Механоактивация МУНТ приводит к увеличению удельной объемной электропроводности (От) кремнийорганического эластомера с 2,2 до 8,1 См/см при максимальном массовом содержании МУНТ. В случае хлоропренового каучука увеличение происходит до 11,2 См/см. Для удельной объемной электропроводности кремнийорганиче-ского компаунда Ос на пороге перколяции увеличивается с 0,5 10-3 до 0,910-2 См/см. При этом для хлоропренового каучука изменение Ос происходит от 1,5 10-3 и до 3,5 10-2 См/см.

Механоактивация МУНТ в планетарной мельнице - вызывает уменьшение контактного сопротивления за счет рассредоточения МУНТ с образованием параллельных проводящих структур, что может быть результатом диспергирования МУНТ объединенных в крупные агломераты, а также снижения эффекта «блуждающих токов» -приводящего к увеличению электрического сопротивления.

Проведенные исследования позволили установить, что равномерное распределение температуры на поверхности нагревателей, обусловлена электропроводящими связями между компонентами перколяционной системы механоактиви-рованных МУНТ в объеме композиционного материала. Данные нагреватели можно использовать в качестве элементов, позволяющих локально обогревать узлы автотранспортной техники. Теоретическое описание электрофизических свойств эластомеров, модифицированных МУНТ осуществляется на основе уравнения Ланжевена - Дебая и дифференциального уравнения в частных производных (уравнение Пуассона).

REFERENCES

1. Shchegolkov A., Dyachkova T., Burakova E., Kokuytseva T., Zobov A. MATEC Web of Conferences. 2018. V. 243. P. 00028. DOI: 10.1051/matecconf/201824300028.

2. Russo P., Langella A., Papa I., Simeoli G., Lopresto V. Composite Structures. 2017. V. 166. P. 146-152. DOI: 10.1016/j.compstruct.2017.01.054.

3. Zhao Z., Chen H., Liu X., Wang Z., Zhu Y., Zhou Y. Surface and Coatings Technology. 2020. V. 404. P. 126489. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126489.

4. Vertuccio L., Foglia F., Pantani R., Romero-Sánchez M.D., Calderón B., GuadagnoL. Composites Part B: Engineering. 2021. V. 207. P. 108583. DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108583.

5. Vertuccio L., De Santis F., Pantani R., Lafdi K., Guadagno L. Composites Part B: Engineering. 2019. V. 162. P. 600-610. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.01.045.

6. YaoX., Hawkins S.C., Falzon B.G. Carbon. 2018. V. 136. P. 130-138. DOI: 10.1016/j.carbon.2018.04.039.

7. Ali I., AlGarni T.S., Shchegolkov A., Shchegolkov A., Jang S.-H., Galunin E., Komarov F., Borovskikh P., Imanova G.T. Polymer Bulletin. 2021. Article in press. DOI: 10.1007/s00289-020-03483-y.

8. Cacucciolo V., Shintake J., Kuwajima Y., Maeda S., Flo-reano D, Shea H. Nature. 2019. V. 572. P. 516-519. DOI: 10.1038/s41586-019-1479-6.

9. Bento J.L., Brown E., Woltornist S.J., Adamson D.H. Adv. Funct. Mater. 2017. V. 27(1). P. 1604277. DOI: 10.1002/adfm.201604277.

10. Щегольков А.В., Комаров Ф. Ф., Парфимович И.Д., Миль-чанин О.В., Щегольков А.В., Хробак А.В., Семенкова А.В. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020. № 3(53). С. 65-72. DOI: 10.18323/20735073-2020-3-65-72.

11. Щегольков А.В. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2021. № 1(55). С. 63-73. DOI: 10.18323/2073-5073-2021-1-63-73.

12. Щегольков А.В. Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т. 19. № 2. С. 58-67. DOI: 10.18503/1995-2732-2021-192-58-67.

13. Дебай П. Полярные молекулы, пер. с нем., М.- Л., 1931;

14. Барфут Дж., Тейлор Дж. Полярные диэлектрики и их применения, пер. с англ., М. 1981.

8. Cacucciolo V., Shintake J., Kuwajima Y., Maeda S., Flo-reano D., Shea H. Nature. 2019. V. 572. P. 516-519. DOI: 10.1038/s41586-019-1479-6.

9. Bento J.L., Brown E., Woltornist S.J., Adamson D.H. Adv. Funct. Mater. 2017. V. 27(1). P. 1604277. DOI: 10.1002/adfm.201604277.

10. Shchegolkov A., Komarov F., Parfimovich I., Milchanin O., Shchegolkov A., Khrobak A., Semenkova A. Science Vector of Togliatti State University. 2020.V.3. P. 65-72. DOI:10.18323/2073-5073-2020-3-65-72

11. Shchegolkov A. Science Vector of Togliatti State University. 2021. V. 1. P. 63-73. (In Russ.). DOI:10.18323/2073-5073-2021-1-63-73.

12. Shchegolkov A. Vestnik Magnitogorskogo Gosudarstven-nogo Tekhnicheskogo Universiteta im. G.I. Nosova. 2021, V. 19(2), P. 58-67. DOI:10.18503/1995-2732-2021-19-2-58-67

13. Debye P. Polar Molecules / Per. with him. M.-L .: GTTI, 1931.247 P.

14. Barfoot J., Taylor J. Polar dielectrics and their applications, trans. from English, M., 1981.

Поступила в редакцию (Received) 01.08.2021 Принята к опубликованию (Accepted) 03.09.2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.