Радіаційно-стимульовані перетворення електропровідності нанокомпозиту поліетилену з багатостінними вуглецевими нанотрубками

Abstract

Виконано дослідження морфології багатостінних вуглецевих нанотрубок (БВНТ) та нанокомпозитів поліетилену (ПЕ) низької густини з БВНТ з використанням просвічуючої і скануючої електронної мікроскопії. Вивчена кристалічна структура і ступінь кристалічності для вихідних нанокомпозитів і після електронного опромінення з різними дозами опромінення. Дозові залежності модуля Юнга, електропровідності та температурна залежність електропровідності показують, що за малих доз опромінення (0,01; 0,02 і 0,03 МГр) у полімерній матриці формуються полієнові структури. При підвищенні дози, включаючи 5,0 МГр, ці полієнові послідовності руйнуються, в той же час виникають міжмолекулярні зшивки. Такі зшивки значним чином впливають на температурну залежність електропровідності нанокомпозитів, які містять провідні кластери, що утворені нанотрубками. Це особливо помітно вище температури плавлення ПЕ.

Выполнены исследования морфологии многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) и нанокомпозитов полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) с МУНТ с использованием просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии. Изучены кристаллическая структура и степень кристалличности для выходных нанокомпозитов и после электронного облучения с различными дозами облучения. Дозовые зависимости модуля Юнга, электропроводности и температурная зависимость электропроводности показывают, что при малых дозах облучения (0,01; 0,02 и 0,03 МГр) в полимерной матрице формируются полиеновые структуры. При повышении дозы, включая 5,0 МГр, эти полиеновые последовательности разрушаются, в то же время возникают межмолекулярные сшивки. Такие сшивки значительным образом влияют на температурную зависимость электропроводности нанокомпозитов, которые содержат проводящие кластеры, образованные нанотрубками. Это особенно заметно выше температуры плавления полиэтилена.

Investigation of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) and low density polyethylene nanocomposites with MWCTN morphology were performed using transmission and scanning electron microscopy. Crystalline structure and crystallinity degree was studied for initial nanocomposites and after electron irradiation with different doses. Changes of Young modulus, electrical conductivity and its dependence on temperature with irradiation dose suggest that at low doses (0.01; 0.02; 0.03 MGy) there polyene sequences are formed within polymer matrix. At higher doses, including 5.0 MGy, these polyene sequences vanish, while intermolecular crosslinks emerge. Such crosslinks significantly influence the temperature dependence of electrical conductivity of nanocomposites containing conductive clusters of nanotubes. It is especially evident after melting temperature.