ТЕРМОРЕЗИСТИВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ СЕТЧАТЫХ ПОЛИЭФИРУРЕТАНОВ И УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Sensor Electronics and Microsystem Technologies; Том 16, № 2 (2019); 66-76
Сенсорная электроника и микросистемные технологии; Том 16, № 2 (2019); 66-76
Сенсорна електроніка і мікросистемні технології; Том 16, № 2 (2019); 66-76
ISSN: 1815-7459
2415-3508
Popis: Дана робота присвячена вивченню терморезистивної поведінки нанокомпозитів на основі сітчастих поліетеруретанів (СПЕУ) та вуглецевих нанотрубок (ВНТ) з метою застосування даних матеріалів як середовищ для сенсорів температури. Синтез зразків для дослідження проводили методом in situ полімеризації. Для дослідження залежності електропровідності систем на основі СПЕУ та ВНТ від температури використовували метод імпедансної спектроскопії. Отримано залежності електропровідності систем на основі СПEУ від вмісту ВНТ, а також промодельвано дану залежність у рамках скейлінгового підходу теорії перколяції. Значення порогу перколяції для системи СПЕУ-ВНТ, становить 0,0032 об.ч., а критичний індекс t = 1,51. Встановлено, що основним механізмом переносу заряду у даній системі є механізм тунелювання. Явище перколяції у цих системах підтверджується результатами оптичної мікроскопії. З мікрофотографій видно, що перколяційний кластер утворюється при вмісті наповнювача 0,003 об.ч. У результаті проведених досліджень було вивчено вплив температури на електропровідність систем на основі сітчастих поліетеруретанів та вуглецевих нанотрубок. Встановлено, що електропровідність у інтервалі температур від 300 К до 400 К зростає більш ніж у 40 разів. У результаті аналізу залежностей електропровідності від температури розраховано резистивно-температурний коефіцієнт, який є однією із основних характеристик чутливості температурних сенсорів. Так, в інтервалі температур від 300 К до 400 К для всіх досліджуваних зразків системи СПЕУ-ВНТ цей коефіцієнт лежить у межах –0,27÷-0,55 % К-1. Отримані значення корелюють зі значеннями коефіцієнта чутливості для сенсорів на основі інших еластомерів та ВНТ, які широко застосовуються на практиці. Показано, що матеріали на основі СПЕУ та ВНТ є перспективними для їх використання як терморезистивні середовища для сенсорів температури або різного роду термодатчиків.
This work is devoted to the study of thermoresistive behavior of nanocomposites based on crosslinked polyetherurethanes (CPEU) and carbon nanotubes (CNT) with the purpose of application of these materials as mediums for sensors of temperature. Synthesis of samples for research was carried out, using the method of polymerization in situ. The method of impedance spectroscopy is used for the research of the conductivity dependence of the systems based on CPEU and CNT from temperature. The dependence of the electrical conductivity of systems, based on CPEU on the content of CNT is obtained, and this dependence is modeled in the framework of the scaling approach of the percolation theory. The value of the percolation threshold for the CPEU-CNT system is 0.0032, and the critical index t = 1.51. It is established that the main mechanism of charge transfer in this system is the tunneling mechanism. The phenomenon of percolation in these systems is confirmed by the results of optical microscopy. From the microphotograms it can be seen that the percolation cluster is formed at the content of the filler 0,003. As a result of the studies, the influence of temperature on the electrical conductivity of systems based on mesh polyetherurethane and carbon nanotubes was studied. It was established that electrical conductivity in the temperature range from 300 K to 400 K increases by more than 40 times. As a result of the analysis of dependencies of electrical conductivity on temperature, a resistivity-temperature coefficient is calculated, which is one of the main characteristics of sensitivity of temperature sensors. Thus, in the range of temperatures from 300 К to 400 К for all investigated samples of the system СПУУ-ВНТ this coefficient lies within -0.27 ÷ -0.55% K-1. The values obtained are correlated with sensitivity values for sensors based on other elastomers and CNT, which are widely used in practice. It is shown that materials based on CPEU and CNT are promising for their use as a thermosetting medium for temperature sensors or different types of thermal sensors.
Используя метод импедансной спектроскопии проведены исследования особенностей электропроводимости систем на основе сетчатого полиэфируретана и углеродных нанотрубок в зависимости от температуры. Установлено, что концентрационная зависимость электропроводности проявляет перколяционное поведение. Выявлено, что электропроводность исследуемых систем в интервале температур от 300 К до 400 К возрастает более чем в 40 раз. Показано, что исследуемые системы являются перспективными терморезистивных материалами для создания сенсоров температуры.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: