кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой теоретической физики,
386001, РИ, г. Магас, пр. И.Б. Зязикова, 7
Cand. Sci. (Physics and Mathematical), Assoc. Prof., Department of Theoretical Physics,
7 I. Zyazikova Ave., Magas 386001, Republic of Ingushetia
кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра теоретической физики,
386001, РИ, г. Магас, пр. И.Б. Зязикова, 7
Cand. Sci. (Physics and Mathematical), Assoc. Prof., Department of Theoretical Physics,
7 I. Zyazikova Ave., Magas 386001, Republic of Ingushetia
и.о. директора института физики и математики, доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической и экспериментальной физики,
360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 17
Dr. Sci. (Physics and Mathematical), Prof. Department of Theoretical Physics, Institute of Physics and Mathematics,
175 Chernyshevskogo Str., Nal’chik 360004, Kabardino-Balkar Republic
доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики наносистем,
360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 17
Dr. Sci. (Physics and Mathematical), Prof., Department of Nanosystem Physics, Institute of Physics and Mathematics,
175 Chernyshevskogo Str., Nal’chik 360004, Kabardino-Balkar Republic
Цель. Основной идеей настоящего исследования было получение полимерных композитов на основе синтетического изопренового эластомера и полиэтилена низкой плотности, в которых содержатся наночастицы сажи и алюминия в различных количествах.
Метод. В ходе исследования применялся экспоненциальный подход, позволяющий лучше контролировать область малых добавок, что исключается при линейном распределении нанонаполнителей при малых добавках. Композиты наполнялись наноразмерными частицами алюминия и сажи ДГ-100 с удельной адсорбционной поверхностью 100 м2 /г средним размером частиц 20-30 нм. Измерение электрофизических параметров производились по стандартным методам: электронной микроскопии, электронного теневого микроскопа и гидростатического взвешивания. Применена теория и модель Максвелл-Вагнеровской поляризации.
Результат. Экспериментально исследованы зависимости и построены графики диэлектрической проницаемости и удельного объемного сопротивления композита 80 % изопренового синтетического каучука (СКИ-3)+20% полиэтилена низкой плотности от концентрации наноразмерных частиц наполнителей алюминия и сажи. Рассмотрены особенности этих кривых. Показано, что при малых содержаниях в композите наночастиц Al и сажи наблюдаются существенные изменения - экстремумы - на кривых зависимости ԑ´= ԑ´(C), ρᵥ= ρᵥ(C), не укладывающиеся в рамки модели Максвелл-Вагнеровской поляризации. Наблюдалось распределение частиц технического углерода для некоторых гетерогенных полимерных смесей, которое приводило к сверхаддитивному электрическому сопротивлению.
Вывод. При малых содержаниях в композите наночастиц Al и сажи наблюдаются существенные изменения - экстремумы - на кривых зависимости ԑ´= ԑ´(C), ρᵥ= ρᵥ(C), не укладывающиеся в рамки модели Максвелл-Вагнеровской поляризации.
Objectives. The main idea of the present study was the production of polymer composites based on synthetic isoprene elastomer and low-density polyethylene containing nanoparticles of carbon black and aluminium in various amounts.
Methods. An exponential approach was used throughout the study to better control the region of small additives; this control was impossible to achieve using a linear distribution of nanofillers among the small additives. The composites were filled with nanosized aluminium and DG-100 carbon black particles with a specific adsorption surface of 100 m2 /g and having an average particle size of 20-30 nm. Electrophysical parameters were measured by conventional techniques of electron microscopy, electron shadow microscopy and hydrostatic weighing. Maxwell-Wagner theory and polarisation model were applied.
Results. For a composite containing 80% of isoprene synthetic rubber (SCI-3) and 20% of low-density polyethylene, the dielectric permeability and specific volume resistivity dependences were studied experimentally and their graphs were plotted against the concentration of nanosized particles of aluminium and carbon black fillers. The features of these curves were considered. It is shown that, for small amounts of Al and carbon black nanoparticles in the composite, significant changes (extrema) take place on the curves ԑ '= ԑ' (C) and ρᵥ = ρᵥ (C), which do not conform to the Maxwell-Wagner polarisation model. For some heterogeneous polymer mixtures, a distribution of carbon black particles was observed that led to a superadditive electrical resistance.
Conclusion. It is shown that for small amounts of Al and carbon black nanoparticles in composite materials, significant changes (extrema) take place on the curves ԑ '= ԑ' (C) and ρᵥ = ρᵥ (C) that do not fit within the framework of the Maxwell-Wagner polarisation model.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.