تاثیر اصلاح سطح نانولوله‌کربنی بر رفتار رسانایی کامپوزیت هیبریدی جدایش-یافته زمینه پلی‌اتلین HDPE تقویت شده با نانولوله‌کربنی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

عطیه نیشابوری محمدآبادی ¹ , سمانه صاحبیان سقی ² , محسن حدادسبزوار ³ , جلیل وحدتی خاکی ⁴

1 - دانشگاه فردوسی مشهد و دانشکده مهندسی،گروه مهندسی مواد و متالورژی
2 - اﺳﺘﺎدﯾﺎر ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻣﻮاد و ﻣﺘﺎﻟﻮرژی، دانشکده مهندسی، داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳﯽ ﻣﺸﻬﺪ
3 - اﺳﺘﺎد ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻣﻮاد و ﻣﺘﺎﻟﻮرژی، دانشکده مهندسی، داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳﯽ ﻣﺸﻬﺪ
4 - اﺳﺘﺎد ﮔﺮوه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻣﻮاد و ﻣﺘﺎﻟﻮرژی، دانشکده مهندسی، داﻧﺸﮕﺎه ﻓﺮدوﺳﯽ ﻣﺸﻬﺪ

تاريخ الإرسال : 04 الإثنين , شوال, 1444 تاريخ التأكيد : 22 الأربعاء , محرم, 1445 تاريخ الإصدار : 27 الأحد , ربيع الأول, 1444

الکلمات المفتاحية: رسانایی الکتریکی, کامپوزیت زمینه پلیمری رسانا, محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس, نانولوله‌کربنی, اصلاح سطح نانولوله‌کربنی, ساختار جدایش‌یافته,

ملخص المقالة :

چکیده
مقدمه: کامپوزیت ­های زمینه پلیمری رسانای الکتریکی([1]CPC) به ­تازگی مورد توجه محققان و صنعت­گران قرار گرفته است. متأسفانه، CPCهای معمولی که دارای شبکه رسانایی تصادفی هستند معمولاً به درصد بالای پرکننده برای ایجاد رسانایی مطلوب نیاز دارند. در پژوهش پیش­رو به منظور نیل به رسانایی بالا در درصدهای کم پرکننده از کامپوزیت ­های پلیمری رسانای الکتریکی با ساختار جدایش­یافته[2] استفاده شده است.
روش­: نانوکامپوزیت ­های زمینه پلی­اتیلن با چگالی بالا، تقویت­شده با نانولوله ­­کربنی خالص و نانولوله ­کربنی اصلاح سطح شده با ساختار جدایش­یافته به روش اختلاط در حالت خشک تولید شدند.
یافته ­ها: نتایج تصاویر میکروسکوپی نشان می­دهد که در هر دو نوع کامپوزیت خالص و اصلاح سطح شده ساختار جدایش­یافته ایجاد شده و نانولوله­ های­کربنی در فصل مشترک بین گرانول­ ها قرار گرفته ­اند. نتایج رسانایی نشان داد که با افزایش میزان نانولوله ­کربنی رسانایی ساختار به صورت توانی افزایش یافته است. بیشینه مقدار رسانایی در دو کامپوزیت با نانولوله ­های خالص و نانولوله اصلاح سطح شده در 6 درصد وزنی به ترتیب مقادیر  s/m675/47 و 675/27 می­ باشد. بیشینه میزان محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس در کامپوزیت تقویت شده با نانولوله ­کربنی خام و اصلاح سطح شده به ترتیب برابرdB 9 و 31/9 می­باشد.
نتیجه ­گیری: نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که اثر اصلاح سطح برروی میزان جذب امواج الکترومغناطیس تاثیری چندانی نداشته است، نمونه بهینه از لحاظ قیمت و خواص نمونه P-CNT6 می­باشد.
 
[1] - Conductive Polymer Composites
[2] - Segregated Structure

المصادر:

1 .        الهام یار احمدی،"کامپوزیتهای پلیمری به عنوان جاذبهای امواج الکترومغناطیسی"بسپارش فصلنامه, 1394.

2. Jia, L.-C., et al., Electrically conductive and electromagnetic interference shielding of polyethylene composites with devisable carbon nanotube networks. Journal of Materials Chemistry C, 2015. 3(36): p. 9369-9378.


3. 3. Moazen, S., S. Sahebian, and M. Haddad-Sabzevar, Low percolation behavior ofHDPE/CNTnanocomposites for EMI shielding application: Random distribution to segregated structure. Synthetic Metals, 2021. 281: p. 116900.


4. Vovchenko, L., et al., Polyethylene composites with segregated carbon nanotubes network: low frequency plasmons and high electromagnetic interference shielding efficiency. Materials, 2020. 13(5): p. 1118.


5. سونیا محمدحسینی, نانوکامپوزیت‌های بر پایه نانولوله‌های کربنی. 1396: امید انقلاب.


6. Sadegh, H., R. Shahryari-ghoshekandi, and M. Kazemi, Study in synthesis and characterization of carbon nanotubes decorated by magnetic iron oxide nanoparticles. International Nano Letters, 2014. 4: p. 129-135.


7. 7. سمانه صاحبیان سقی،"تولید نانوکامپوزیت مغناطیسی پلی اتیلن/ نانولوله کربنی و بررسی خواص ترمودینامیکی"،مجله مواد نوین، جلد 5، شماره3، بهار 1394.


8. Iqbal, A., P. Sambyal, and C.M. Koo, 2D MXenes for electromagnetic shielding: a review. Advanced Functional Materials, 2020. 30(47): p. 2000883.


9. 9. Yuan, F., et al., Synthesis, properties and applications of flowerlike Ni–NiO composite microstructures. Journal of Materials Chemistry A, 2013. 1(29): p. 8438-8444.


10. Temnuch, N., et al., Magnetite nanoparticles decorated on multi-walled carbon nanotubes for removal of Cu2+ from aqueous solution. Environmental Technology, 2021. 42(23): p. 3572-3580.


11. Hussain, S., et al., Fe3O4 nanoparticles decorated multi-walled carbon nanotubes based magnetic nanofluid for heat transfer application. Materials Letters, 2020. 274: p. 128043.


12. Pang, H., et al., Electrically conductive carbon nanotube/ultrahigh molecular weight polyethylene composites with segregated and double percolated structure. Materials Letters, 2012. 79: p. 96-99.


13. Jia, L.-C., et al., Synergistic effect of graphite and carbon nanotubes on improved electromagnetic interference shielding performance in segregated composites. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2018. 57(35): p. 11929-11938.


14. 14. Wu, H.-Y., et al., Injection molded segregated carbon nanotube/polypropylene composite for efficient electromagnetic interference shielding. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2018. 57(37): p. 12378-12385.

15.       Al-Saleh, M.H., S.A. Jawad, and H.M. El Ghanem, Electrical and dielectric behaviors of dry-mixed CNT/UHMWPE nanocomposites. High Performance Polymers, 2014. 26(2): p. 205-211.