Измерение степени анизотропии электрофизических свойств композита эпоксидная смола — магнитная жидкость — углеродные нанотрубки

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы электрофизические свойства материала, представляющего собой композит из эпоксидной смолы, магнитной жидкости и углеродных нанотрубок. Показано, что в композитах, высушенных в присутствии магнитного поля, образуются вытянутые проводящие структуры, состоящие из углеродных нанотрубок и магнитной жидкости. Их наличием обусловлено появление анизотропии электрофизических свойств такого рода композитов. Анизотропия свойств исследовалась СВЧ-волноводными методами, по частотной зависимости коэффициента отражения СВЧ-излучения от периодической структуры, в которой в качестве нарушенного слоя использовался исследуемый композит. Было выявлено, что электрофизические свойства композита зависят от величины и направления индукции магнитного поля, а также от изменения концентрации составных частей в композите. Произведено численное моделирование и показана важность учета анизотропии электрофизических свойств образованных структур при расчете интегральных параметров композита.

Об авторах

А. Э. Постельга

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: sanyalace@inbox.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

С. В. Игонин

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Email: igoninsemen@ya.ru
Россия, ул. Астраханская, 83, Саратов, 410012

Список литературы

  1. Gholizadeh S. A review of non-destructive testing methods of composite materials // Procedia Structural Integrity. 2016. V. 1. P. 050—057. doi: 10.1016/j.prostr.2016.02.008
  2. Mohammed S.R., Mohamed A. Abou-Khousa, Muhammad F.A. A review on microwave non-destructive testing (NDT) of composites // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2024. V. 58. Art. No. 101848. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2024.101848
  3. Казьмин А.И., Федюнин П.А., Федюнин Д.П. Контроль диэлектрической проницаемости и толщины анизотропных диэлектрических покрытий методом поверхностных электромагнитных волн // Дефектоскопия. 2021. № 6. С. 57—72.
  4. Vegesna S., Irin F., Green M., Sae M. Non-destructive technique for broadband characterization of carbon nanotubes at microwave frequencies // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2013. V. 27. No. 11. P. 1372—1381. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/09205071.2013.808968
  5. Бочкова Т.С., Игонин С.В., Усанов Д.А., Постельга А.Э. Определение параметров магнитной жидкости по температурной зависимости спектра отражения сверхвысокочастотного излучения с учетом образованных агломератов ферромагнитных наночастиц // Дефектоскопия. 2018. № 8. C. 41—49. doi: 10.1134/S0130308218080055
  6. Hughes K.J., Iyer K.A., Bird R.E., Ivanov J., Banerjee S., Georges G., Zhou Q.A. Review of Carbon Nanotube Research and Development Materialsand Emerging Applications // ACS Appl. Nano Mater. 2024. V. 7. P. 18695—18713. DOI: https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02721
  7. Balguria P.K., Harris Samuel D.G., Thumu U. A review on mechanical properties of epoxy nanocomposites // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 44. Part 1. P. 346—355. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.742
  8. Ogbonna V.E., Popoola A.P.I., Popoola O.M. A review on recent advances on the mechanical and conductivity properties of epoxy nanocomposites for industrial applications // Polymer Bulletin. 2023. V. 80. P. 3449—3487. DOI: https://doi.org/10.1007/s00289-022-04249-4
  9. Singh B.P., Verma P., Veena C., Saini P., Pande S., Singh V.N., Mathur R.B. Enhanced microwave shielding and mechanical properties of high loading MWCNT—epoxy composites // J. Nanopart Res. 2013. V. 15. No. 4. Art. No. 1554. doi: 10.1007/s11051-013-1554-0
  10. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Романов А.В. Комплексная диэлектрическая проницаемость композитов на основе диэлектрических матриц и входящих в их состав углеродных нанотрубок // ЖТФ. 2011. Т. 81. № 1. С. 106—110.
  11. Valdirene Aparecida da Silva, Rezende M.C. S-parameters, electrical permittivity, and absorbing energy measurements of carbon nanotubes-based composites in X-band // J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 138. No. 7. P. 1—10. doi: 10.1002/app.49843
  12. Воробьева Е.А., Евсеев А.П., Петров В.Л., Шемухин А.А., Чеченин Н.Г. Проводимость в композитных материалах на основе ориентированных углеродных нанотрубок // ВМУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2021. №. 1. С. 23—29
  13. Vovchenko L.L., Zagorodnii V.V., Yakovenko O.S., Matzui L.Yu., Oliynyk V.V., Launets V.L. Microwave Properties and Conductivity Anisotropy of Oriented Multiwalled Carbon Nanotube/Epoxy Composites // Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2016. V. 38. No. 5. P. 657—668. doi: 10.15407/mfint.38.05.0657
  14. Kim I.T., Tannenbaum A., Tannenbaum R. Anisotropic conductivity of magnetic carbon nanotubes embedded in epoxy matrices // Carbon. 2011. V. 49. No. 1. P. 54—61. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.08.041
  15. Shahsavar A., Salimpour M.R., Saghafian M., Shafii M.B. Effect of magnetic field on thermal conductivity and viscosity of a magnetic nanofluid loaded with carbon nanotubes // J. Mech. Sci. Technol. 2016. V. 30. No. 2. P. 809—815. doi: 10.1007/s12206-016-0135-4
  16. Vales-Pinzón C., Alvarado-Gil J.J., Medina-Esquivel R., Martínez-Torres P. Polarized light transmission in ferrofluids loaded with carbon nanotubes in the presence of a uniform magnetic field // J. Magn. Magn. Mat. 2014. V. 369. P. 114—121. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.06.025
  17. Dotsenko O.A., Pavlova A.A., Dotsenko V.S. The effect of external magnetic field on dielectric permeability of multiphase ferrofluids // Russian Physics Journal. 2018. V. 60. N. 11. P. 1955—1960. doi: 10.1007/s11182-018-1308-7
  18. Туркин С.Д., Диканский Ю.И. Особенности отражения электромагнитных волн СВЧ-диапазона от магнитных коллоидов // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 1. С. 131—138.
  19. Sloan R., Stakenborghs R.J. Recent Developments in the Industrial Application of Microwave NDT / Sensors and Communication Technologies in the 1 GHz to 10 THz Band. 2024 Proceedings Volume 13203. DOI: https://doi.org/10.1117/12.3037072
  20. Усанов Д.А., Никитов С.А., Скрипаль А.В., Пономарев Д.В., Латышева Е.В. Измерения электрофизических характеристик полупроводниковых структур с использованием СВЧ фотонных кристаллов // Известия вузов. Электроника. 2016. Т. 21. № 2. C. 187—194
  21. Скрипаль А.В., Пономарев Д.В., Комаров А.А., Шаронов В.Е. Использование таммовских резонансов в СВЧ фотонных кристаллах для измерения параметров полупроводниковых слоев // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2022. В. 4. C. 161—162.
  22. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Абрамов А.В., Боголюбов А.С. Измерения толщины нанометровых слоев металла и электропроводности полупроводника в структурах металл—полупроводник по спектрам отражения и прохождения электромагнитного излучения // ЖТФ. 2006. Т. 76. №. 5. С. 112—117.
  23. Сушко М.Я., Криськив С.К. Метод компактных групп в теории диэлектрической проницаемости гетерогенных систем // ЖТФ. 2009. Т. 79. №. 3. С. 97—101.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025