Углеродная модификация наночастиц K1.6Fe1.6Ti6.4O16 для оптимизации диэлектрических свойств композитов на основе ПТФЭ
Алексей Цыганов, Мария Викулова, Денис Артюхов, Алексей Барняшев, Владимир Гофман, Александр Гороховский и Николай Горшков
В данной работе были использованы композиты с полимерной матрицей с композициями PTFE/KFTO(H) и PTFE/KFTO(H)@CB и объемными долями наполнителя 2,5, 5,0, 7,5, 15 и 30% (без модификации углеродом и с модификацией при содержании керамического материала 2,5 мас.%). были изготовлены методом
аландрирования и горячего прессования и исследованы с использованием методов ИК-спектроскопии, СЭМ и импедансной спектроскопии. Керамический наполнитель (KFTO(H)) был синтезирован с использованием золь–гель метода Печини. Исследован и подтвержден рентгеноструктурным методом с последующим уточнением по Ритвельду. Углеродный черная (CB) модификация KFTO(H) была выполнена путем прокаливания смеси керамических и углеродных материалов в атмосфере аргона. После этого, согласно результатам ИК-спектроскопии, композиты, образующие структуру всех компонентов, не были разрушены. Показано влияние углеродной добавки при содержании 2,5 мас.% на керамический наполнитель в системе композитов с полимерной матрицей, при этом диэлектрическая проницаемость увеличивается до ε’ = 28 с одновременным снижением диэлектрических потерь (tanδ < 0,1) при f = 103 Гц для композитов из PTFE/KFTO(H)@CB (30 об.%).
аландрирования и горячего прессования и исследованы с использованием методов ИК-спектроскопии, СЭМ и импедансной спектроскопии. Керамический наполнитель (KFTO(H)) был синтезирован с использованием золь–гель метода Печини. Исследован и подтвержден рентгеноструктурным методом с последующим уточнением по Ритвельду. Углеродный черная (CB) модификация KFTO(H) была выполнена путем прокаливания смеси керамических и углеродных материалов в атмосфере аргона. После этого, согласно результатам ИК-спектроскопии, композиты, образующие структуру всех компонентов, не были разрушены. Показано влияние углеродной добавки при содержании 2,5 мас.% на керамический наполнитель в системе композитов с полимерной матрицей, при этом диэлектрическая проницаемость увеличивается до ε’ = 28 с одновременным снижением диэлектрических потерь (tanδ < 0,1) при f = 103 Гц для композитов из PTFE/KFTO(H)@CB (30 об.%).
Влияние потери магния на кинетику инфильтрации без давления при обработке композитов Al–Si–Mg/SiCp
М. Родригес-Рейес, М.И. Печканул, Э.Э. Паррас-Врачиго, А. Гороховский
Исследовано влияние потери магния на кинетику пропитки цилиндрических пористых заготовок SiCp сплавом Al–Si–Mg. Пропитке заготовок SiCp предшествует инкубационный период, который в значительной степени зависит от температуры, при этом время инкубации уменьшается с повышением температуры. Энергия активации, необходимая для начала пропитки, составляет 637,2 кДж/моль. Площадь поперечного сечения пропитанной цилиндрической заготовки можно предсказать с помощью уравнения линейной регрессии. Результаты также показывают что температура является технологическим параметром, который наиболее существенно влияет на степень инфильтрации, и что совокупное влияние этих параметров, времени и температуры, незначительно. В процессе инфильтрации магний теряется в значительных количествах; плато или остановка, наблюдаемые на кривых кинетики инфильтрации, объясняются истощением запасов магния на фронте инфильтрации. При температурах выше 1050 °С благотворное действие магния снижается, и возобновление процесса инфильтрации на заключительном этапе объясняется только повышением температуры.
Влияние интеркаляции на диэлектрические свойства нанокомпозитов PVDF/Ti3C2Tx MXene
Алексей Цыганов, Мария Викулова, Денис Артюхов, Денис Железнов, Александр Гороховский и Николай Горшков
DOI: 10.3390/nano13081337
В этом исследовании мы сообщаем о влиянии интеркаляции молекул диметилсульфоксида (ДМСО) и мочевины
в межслойное пространство Ti3C2Tx MXene на диэлектрические свойства полимерных нанокомпозитов поли (винилиденфторид) (PVDF)/MXene. Мхены были получены простым гидротермальным методом с использованием Ti3AlC2 и смеси HCl и KF, а затем они были интеркалированы молекулами ДМСО и мочевины для улучшения отслаивания слоев. Затем методом горячего прессования были изготовлены нанокомпозиты на основе PVDF матрица содержала 5-30 мас.% MXene. Порошки и нанокомпозиты были изготовлены методом горячего прессования. Полученные нанокомпозиты были охарактеризованы с помощью рентгенофазового, ИК-спектроскопии и СЭМ. Диэлектрические свойства нанокомпозитов были изучены методом импедансной спектроскопии в диапазоне частот 102-106 Гц. В результате интеркаляция MXene с молекулами мочевины позволила увеличить диэлектрическую проницаемость с 22 до 27 и незначительно снизить угол наклона диэлектрических потерь при загрузке наполнителя 25 мас.% и частоте 1 кГц. Интеркаляция MXene с молекулами DMSO позволила достичь диэлектрическая проницаемость увеличилась до 30 при загрузке MXene в 25 мас.%, но тангенс угла диэлектрических потерь был увеличен до 0,11. Обсуждаются возможные механизмы влияния интеркаляции MXene на
диэлектрические свойства нанокомпозитов PVDF/Ti3C2Tx MXene.
в межслойное пространство Ti3C2Tx MXene на диэлектрические свойства полимерных нанокомпозитов поли (винилиденфторид) (PVDF)/MXene. Мхены были получены простым гидротермальным методом с использованием Ti3AlC2 и смеси HCl и KF, а затем они были интеркалированы молекулами ДМСО и мочевины для улучшения отслаивания слоев. Затем методом горячего прессования были изготовлены нанокомпозиты на основе PVDF матрица содержала 5-30 мас.% MXene. Порошки и нанокомпозиты были изготовлены методом горячего прессования. Полученные нанокомпозиты были охарактеризованы с помощью рентгенофазового, ИК-спектроскопии и СЭМ. Диэлектрические свойства нанокомпозитов были изучены методом импедансной спектроскопии в диапазоне частот 102-106 Гц. В результате интеркаляция MXene с молекулами мочевины позволила увеличить диэлектрическую проницаемость с 22 до 27 и незначительно снизить угол наклона диэлектрических потерь при загрузке наполнителя 25 мас.% и частоте 1 кГц. Интеркаляция MXene с молекулами DMSO позволила достичь диэлектрическая проницаемость увеличилась до 30 при загрузке MXene в 25 мас.%, но тангенс угла диэлектрических потерь был увеличен до 0,11. Обсуждаются возможные механизмы влияния интеркаляции MXene на
диэлектрические свойства нанокомпозитов PVDF/Ti3C2Tx MXene.
Полититанаты калия, интеркалированные ионами никеля и их термические превращения
А. В. Гороховский, И. Д. Кособудский, Е. В. Третьяченко, Г. Ю. Юрукова, Л. В. Никитина, А. И. Палагин
Исследована интеркаляция ионов никеля в слоистую структуру ультрадисперсного аморфного порошка полититаната калия при обработке водным раствором сульфата никеля. Предельное содержание никеля, которое может быть достигнуто путем интеркаляции, составляет 12,8 мас. %. Интеркаляция ионов никеля приводит к уменьшению среднего размера частиц полититаната калия и структурному упорядочению. Термическая обработка полученного интеркалята способствует образованию нанокомпозита, состоящего из твердого раствора K1.35(NixTi8 – x)O16 с структура голландита, Ti2O3 и, в зависимости от режима обработки, либо нанокристаллы NiO, либо металлический никель.
Диэлектрические свойства композитов на основе этиленвинилацетата, наполненных керамическим материалом, подобным голландиту K1.5Co0.75Ti7.25O16
М. А. Викулова, А. Р. Цыганов, Д. И. Артюхов, А. В. Гороховский и Н. В. Горшков
Получены и изучены полимерно-матричные композиты на основе этиленвинилацетата (EVA) и твердого раствора KxCoyTi8–yO16 с холландитоподобной структурой (KCoTO(H)) как перспективные материалы для компонентов электронных устройств. Наполнитель синтезирован путем модификации рентгеноаморфного полититаната калия (PPT) K2O·nTiO2 (n = 4,3) в растворе CoSO4·7H2O в щелочных условиях с последующей термообработкой при 900°C. Структура синтезированного материала и морфология частиц изучаются с помощью рентгеновского излучения. Фазовый анализ (XPA) и сканирующая электронная микроскопия (SEM), соответственно. KCoTO(H) вводят в полимерную матрицу EVA путем смешивания предварительно приготовленного раствора полимера и дисперсии порошка наполнителя в соответствующем растворителе в количествах 10, 20, 30, 40 и 50 об. %. Методом импедансной спектроскопии изучена частотная зависимость диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и электропроводности полученных композитов. Установлено, что увеличение содержания KCoTO(H) в композите способствует росту всех исследованы диэлектрические характеристики относительно чистой полимерной матрицы EVA во всем диапазоне частот 0,1 кГц–1 МГц (максимальные значения отмечены при 50 объемных % наполнителя и f = 102 Гц: ε = 518, tanδ = 4 и σ = 1,35 С/см).
Механические свойства (Поверхностно-модифицированных небольших добавок полититаната калия)/эпоксидных композиционных материалов
И.Н. Бурмистров, Н.В. Шатрова, А.С. Мостовой, И.Н. Мазов, Д.В. Кузнецов, Л.Г. Панова, А.В. Гороховский,
А.Г. Юдин
DOI: 10.1002/pen.23841
В статье представлены результаты исследования механических свойств эпоксидной смолы, модифицированной небольшими добавками полититаната калия. Исследовано влияние модификации поверхности частиц полититаната калия на их свойства и взаимодействие с эпоксидными смолами, а также на механические свойства получаемого композита. Были определены взаимодействия между перевязочными добавками, вяжущими и наполнителями. Исследование показывает зависимость
свойств композиционных материалов от содержания перевязочных добавок и способа заполнения калием полититанат. В этом исследовании также рассматриваются возможные причины изменения механических свойств эпоксидной смолы, наполненной частицами полититаната калия.
свойств композиционных материалов от содержания перевязочных добавок и способа заполнения калием полититанат. В этом исследовании также рассматриваются возможные причины изменения механических свойств эпоксидной смолы, наполненной частицами полититаната калия.
Диэлектрическая проницаемость и баланс диэлектрических потерь трехфазных композитов PVDF/K1.6Fe1.6Ti6.4O16/MWCNT
Алексей Цыганов, Мария Викулова, Денис Артюхов, Алексей Барняшев, Владимир Гофман,
Александр Гороховский, Елена Бойченко, Игорь Бурмистров и Николай Горшков
Новые трехфазные композиты, предназначенные для применения в качестве диэлектриков при изготовлении
пассивных элементов гибкой электроники, на основе полимерной (PVDF) матрицы, заполненной порошкообразной керамикой холландитоподобной (KFTO(H)) структуры (5,0; 7,5; 15; 30 об.%) и углеродом (MWCNT) добавки (0,5; 1,0; 1,5 мас.% относительно количества KFTO(H)), были получены и исследованы методами рентгенографии (XRD), FTIR и SEM. Химический состав и стехиометрическая формула керамического материала, синтезированного золь–гель методом, были подтверждены данными рентгенофазового анализа. Влияние влияние керамических и углеродных наполнителей на электрические свойства полученных композитов было исследовано с помощью импедансной спектроскопии. Для композиций, содержащих K1.6Fe1.6Ti6.4O16 (30 об.%) и MWCNTs (1,0 мас.% относительно количества керамического наполнителя), было найдено оптимальное сочетание значений диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь на частоте 1 кГц (77,6 и 0,104 соответственно).
пассивных элементов гибкой электроники, на основе полимерной (PVDF) матрицы, заполненной порошкообразной керамикой холландитоподобной (KFTO(H)) структуры (5,0; 7,5; 15; 30 об.%) и углеродом (MWCNT) добавки (0,5; 1,0; 1,5 мас.% относительно количества KFTO(H)), были получены и исследованы методами рентгенографии (XRD), FTIR и SEM. Химический состав и стехиометрическая формула керамического материала, синтезированного золь–гель методом, были подтверждены данными рентгенофазового анализа. Влияние влияние керамических и углеродных наполнителей на электрические свойства полученных композитов было исследовано с помощью импедансной спектроскопии. Для композиций, содержащих K1.6Fe1.6Ti6.4O16 (30 об.%) и MWCNTs (1,0 мас.% относительно количества керамического наполнителя), было найдено оптимальное сочетание значений диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь на частоте 1 кГц (77,6 и 0,104 соответственно).
