Properties of Functional Materials on Basis of Hybrid Polymer Composites with Nano-Carbon Additives

Abstract

Исследованы полимерные композиты на основе различных форм наноуглерода: углеродные нанотрубки, графены и терморасширенный графит. В качестве полимерных матриц при получении композитов были использованы эпоксидная смола, полиметилметакрилат, поливинилацетат и биоразлагаемый сополимер стирол-акрилата (SAC). Разработана модель, описывающая формирование электромагнитного отклика многостенных нанотрубок как конечной, так и бесконечной длины в микроволновой области частот. На основе модели получено выражение для эффективной диэлектрической проницаемости разориентированного неупорядоченного композита из углеродных нанотрубок. Разработаны и экспериментально опробованы методы функционализации углеродных нанотрубок путем прививки аминогрупп и эпоксидных групп. Разработаны методики селективного модифицирования графена и углеродных нанотрубок наночастицами меди, кобальта и оксида железа. Получены экспериментальные данные в микроволновом частотном диапазоне (26-37 ГГц) и в низкочастотной области (20 Гц - 1 МГц) и проведен сравнительный анализ электромагнитного отклика полимерных композитов с различными формами углерода в качестве наполнителя. Экспериментально получены функционализированные углеродные материалы и изучены их ЭМ-свойства. Показано, что композиты на основе нанопластинок графена с наночастицами оксида железа формируют в магнитном поле тонкопленочные структуры со значительно большей площадью поверхности, чем без поля. Созданы полимерные композитные материалы на основе электропроводных полимеров полиэтилендиокситиофена и полистиролсульфоната (PEDOT:PSS) с малыми добавками графена, модифицированного наночастицами меди, кобальта или оксида железа. Такие материалы образуют стабильные пленки со свойствами, определяемыми наполнителем (электропроводные или магнитные).