Vol. 53 (2017), Issue 4, p. 39-46

Электропроводность и диэлектрическая дисперсия композитов поливинилхлорид – графит

Алиев Х.С., Кулиев М.М., Исмайилова Р.С., Оруджев А.О.

Abstract

УДК 537.31+546.05

Представлены и проанализированы диэлектрические свойства поливинилхлорид-графитных композитов в широком температурном (20–150°С) и частотном (25–10⁶ Гц) диапазонах. Поливинилхлорид-графитные композиты изготовили по порошковой технологии методом термопрессования в гидравлическом прессе с последующим резким охлаждением в смеси вода-лед (режим закалки). Диэлектрическая проницаемость и электропроводность поливинилхлорид-графитной композитной системы подчиняются степенному закону перколяционной теории. Порог перколяции этих композитов составляет ~ 6,35 об.% графита. При определенной концентрации графита поливинилхлорид-графитные композиты проявляют высокую диэлектрическую проницаемость, значительные потери и высокую электропроводность на постоянном и переменном электрическом поле. С ростом частоты приложенного поля диэлектрическая проницаемость уменьшается, а электропроводность, наоборот, увеличивается. Показано, что основным механизмом электропроводности в поливинилхлорид-графитных изоляционных диэлектриках является барьерно-прыжковый механизм, согласно которому прыжки электронов происходят по состояниям, локализованным в окрестности уровня Ферми. Рассмотрена также температурно-частотная дисперсия e¢ и tgd и выявлены особенности дисперсионных кривых.

Ключевые слова: композит, электропроводность, дисперсия, перколяция, ПВХ, графит, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери.

The paper deals with the dielectric properties of polyvinylchloride (PVC)-graphite (Gr) composites in a wide range of temperatures (20–150°С) and frequencies (25–10⁶ Hz). The PVC-Gr composites have been prepared using powder technology by a thermal pressing method in a hydraulic press followed by a rapid cooling in the mixture of water-ice (quenching mode). The dielectric permittivity and electrical conductivity of the PVC-Gr composite system obeys the power law of the percolation theory. The percolation threshold of these composites is 6%vol. of Gr. At certain graphite concentrations, the PVC-Gr composites exhibit a high dielectric permittivity, high loss and high DC- and AC-conductivity. When increasing the applied field frequency, the dielectric constant decreases, while the electrical conductivity, on the contrary, increases. It is shown that the main mechanism of the AC-conduction in the PVC-Gr insulating dielectrics is the barrier-hopping, according to which electron jumps occur over the states localized near the Fermi level. In addition, the temperature-frequency dispersion e¢ and tgd was considered and the peculiarities of dispersion curves were revealed.

Keywords: composite, electrical conductivity, dispersion, percolation, polyvinylchloride, graphite, dielectric permittivity, dielectric loss.

Download full-text PDF. 3292 downloads

Menu

Vol. 53 (2017), Issue 4, p. 39-46

Электропроводность и диэлектрическая дисперсия композитов поливинилхлорид – графит

Abstract