Vol. 55 (2019), Issue 5, p. 38-42

Структура и диэлектрические свойства полимерных нанокомпозиционных материалов на основе железа в матрице поливинилиденфторида

Abstract

УДК 678.073:661.481

Обсуждаются результаты исследования структуры и диэлектрические свойства полимерных нанокомпозиций на основе поливинилиденфторида и наночастиц железа. Структурный анализ нанокомпозитов и СЭМ исследования (SEM, Jeol JSM-7600 F) показывают, что размеры кластеров наночастиц Fe составляют 45–130 нм и равномерно распределены в полимерной матрице. При формировании в полимерной матрице наночастицы железа располагаются в объеме полимера и действуют так же, как структурообразователь, регулирующий физическую структуру полимерного материала. Изучение диэлектрических свойств нанокомпозитов на основе ПВДФ+Fe показало, что их диэлектрическая проницаемость при малых концентрациях наночастиц Fe изменяется аналогично исходному полимерному материалу, но при больших концентрациях наблюдается различная зависимость. Установлено, что с 100 Гц частоты значение диэлектрической проницаемости уменьшается в зависимости от частоты и практически не изменяется при последующем увеличении частоты. Это связано с задержкой межфазной поляризации на высоких частотах по сравнению с частотой поля и, как следствие, ослаблением поляризационного процесса. Исследована температурная зависимость диэлектрической проницаемости, тангенса диэлектрических потерь, удельного сопротивления полимерных нанокомпозитов на основе поливинилиденфторида и наночастиц железа. Начиная с температуры 373 К, в 5 и 10% объемном содержании наночастиц железа с увеличением температуры наблюдается уменьшение диэлектрической проницаемости, что объясняется уменьшением поляризации нанокомпозитов в результате нарушения регулярности диполей.

Ключевые слова: поливинилиденфторид, нанокомпозиционные структуры, полимер, диэлектрическая проницаемость, удельное сопротивление.

In this paper, the structure and dielectric properties of polymer nanocomposites based on polyvinildenfluorid (PVDF) and iron nanoparticles have been investigated. Scanning electron microscopy studies show that, with increasing the volume fraction of iron particles, the supramolecular structure of the polymer changes and the size of the particles in the polymer increases (45–130 nm). It was demonstrated that the dielectric permittivity of nanocomposites based of PVDF + Fe varies similarly to pure polymer matrices at low concentrations of Fe nanoparticles; hoevev, for high concentrations, a different dependence was observed. It was found that from 100 Hz the value of dielectric permittivity begins to decline and does not change practically during a further increase of frequency. This is due to the delay interfacial of polarization at high frequencies compared to the frequency of the field, thus weaking the polarization process. In addition, the temperature dependence of the dielectric permittivity, dielectric loss tangent, and the values of the specific resistivity of nanocomposites based on PVDF + Fe were studied. The dielectric permittivity has been observed to decline from 373 K in volumes of 5% and 10% of Fe nanoparticles in a polymer matrix, which is explained by an increase in temperature. The disturbance of the regularity of the dipoles therefore decreases of the polarization of the nanocomposites.

Keywords: polyvinildenfluorid, nanocomposite structures, polymer, dielectric permittivity, specific resistivity.

Download full-text PDF. 2599 downloads

Menu

Vol. 55 (2019), Issue 5, p. 38-42

Структура и диэлектрические свойства полимерных нанокомпозиционных материалов на основе железа в матрице поливинилиденфторида

Abstract