Vol. 50 (2014), Issue 6, p. 6-12

Электропроводность и диэлектрические свойства композитов ПЭВП/TlInS₂

Abstract

УДК 541.64:539.26:537.529

Из гомогенной смеси порошков полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и полупроводника TlInS₂ методом горячего прессования получены композиты полимер/полупроводник. Изучены их электропроводность (σ_ас) и диэлектрические характеристики (ε' и ε'') в зависимости от объемного содержания сегнетоэлектрика TlInS₂ (0–60%), температуры (20–150°С) и частоты (10²– 10⁶ Гц) измерительного электрического поля. Полулогарифмический график проводимости от температуры, то есть кривая ln σ_ас – температура, содержит три участка: первый из них соответствует низкотемпературной части кривой, где σ_ас слабо зависит от температуры, и два других, где σ_ас сильно зависит от последней. График зависимости σ_ас от частоты для композитов ПЭВП + TlInS₂ показывает, что в низкочастотной области σ_ас растет экспоненциально, а в высокочастотной имеет место ее нелинейный рост. Наблюдаемое уменьшение ε' с увеличением частоты отражает процесс диэлектрической релаксации. Этот релаксационный процесс подтверждается также максимумом графика ε''(f) при 10 кГц. Предполагаем, что релаксационные процессы в композитных структурах ПЭВП + TlInS₂ обусловлены межфазовой поляризацией, локальной подвижностью полярных элементов и коротких сегментов основной цепи полимера.

Ключевые слова: полимерные композиты, проводимость, частота, диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая релаксация.

Polymer/semiconductor composites with a controlled spatial distribution of fillers (TlInS₂) based on the high density polyethylene (HDPE) have been prepared from a homogeneous mixture of powder components by hot-pressing. Their electrical conductivity (σ_ас) and dielectric characteristics (ε' and ε''), as a function of ferroelectric semiconductor volume fraction (0–60%), temperature (20–150°C), and frequency (10²–10⁶Hz) of the measuring electrical field, have been studied. It was found that a semilogarihtmic plot of the conductivity vs temperature, i.e., the ln σ_ас – temperature curve, consists of three regions, one of them being confined to the lower temperature portion of the curve where σ_ас varies but slightly with the increase of temperature; while in two others the value of σ_ас shows a much stronger temperature dependence. A plot of σ_ас vs frequency for the HDPE + TlInS₂ composites reveals that σ_ас increases exponentially in a low frequency region and shows a nonlinear conduction at higher frequencies. The observed decrease in ε' at the increase of frequency reflects a dielectric relaxation. This relaxation process was also detected on the ε''(f) plot by a loss peak at around 10 kHz. We have noticed the relaxation processes in composite structures of HDPE + TlInS₂ attributed to the interfacial polarization, local motions of polar side groups and of small segments of the main polymer chain.

Keywords: polymer composites, ac–conductivity, frequency, dielectric permeability, dielectric relaxation.

Download full-text PDF. 3297 downloads

Menu

Vol. 50 (2014), Issue 6, p. 6-12

Электропроводность и диэлектрические свойства композитов ПЭВП/TlInS2

Abstract

Электропроводность и диэлектрические свойства композитов ПЭВП/TlInS₂