Abstract: Углеродные материалы (нанотрубки, графит, специальные марки технического углерода) обладают высокой электрической проводимостью. На сегодняшний день, использование токопроводящих углеродных материалов в электронной промышленности является революционным [1]. Особое внимание уделяется синтезу композитных материалов. Современные исследования показали, что введение токопроводящих углеродных материалов способствует снижению сопротивления полимеров на несколько порядков без ущерба для других важных характеристик [2]. Проводимость полимерного композита непосредственно связана с перколяционным эффектом, который зависит от исходных характеристик углеродных наполнителей (размер, форма, кристалличность, электропроводность и т.д.) [3]. В настоящей работе, проведено исследование влияния механической активации (МА) на электрическое сопротивление углеродных наполнителей: синтетический графит (СГ), терморасширенный графит (ТРГ), технический углерод. Механическую активацию углеродных материалов проводили на воздухе в водоохлаждаемой планетарной мельнице АГО-2 (ЗАО НОВИЦ). Углеродные материалы до и после МА были исследованы спектроскопией комбинационного рассеивания света (КРС) на приборе DXR Smart Raman (ThermoFisherScientific), определены средний размер частиц методом лазерной дифракции частиц на приборе SALD -2100 (Shimadzu) и удельная поверхность по БЭТ Gemini (Micromeritics). Электрическое сопротивление углеродных порошков было определено при сжатии 4-х контактным потенциометрическим методом на постоянном токе [4,5]. В результате проделанной работы было установлено, что размер частиц для образцов СГ после МА при ускорении мелющих тел 300 м/с2 снижается с 28 до 20 мкм, при повышении ускорения до 1000 м/с2 снижение среднего размера частиц происходит с большей интенсивностью: с 28 до 7 мкм. Для образцов СГ после МА были получены спектры КРC и проведена оценка степени кристалличности образцов. Разупорядоченный углеродный материал формируется уже после 5 мин механического воздействия СГ при ускорении 1000 м/с2. При понижении ускорения до 300 м/с2 через 5-10 мин после МА кристаллическая структура графита сохраняется, но после 20-30 мин происходит формирование турбостратного графита. Результаты влияния условий проведения МА на электрическое сопротивление СГ представлены на рис. 1. Видно, что для образца после 30 мин МА при ускорении мелющих тел 1000 м/с2 удельное электрическое сопротивление увеличивается на 2 порядка по сравнению с исходным графитом (рис. 1а). Снижение ускорения мелющих тел до 300 м/с2 (рис. 1б) приводит к получению образцов с меньшим приростом удельного электрического сопротивления. Это обусловлено сохранением кристаллической структуры графита после МА в течение 5-15 мин и меньшим измельчением графитовых частиц, об этом свидетельствуют результаты КРС спектроскопии и лазерной дифракции частиц. а б Рис.1. Зависимости удельного электрического сопротивления от давления для образцов СГ после МА (1000 м/с2 (а) и 300 м/с2 (б)). Аналогичные результаты были получены для терморасширенного графита и технического углерода и более подробно будут представлены в докладе. Библиографический список 1. J. Chen, C. Jang, S. Xiao, M. Ishigami, M.S. Fuhre, Electronic properties and devices: intrinsic and extrinsic performance limits of graphene devices on SiO2 // Nature Nanotechnology. – 2008. – № 3. – P. 206–209. 2. M. Moniruzzaman, K. Winey, Polymer composites containing carbon nanotubes // Macromolecules. – 2006. – № 39. – P. 5194–5205. 3. J. Yu, K. Lu, E. Sourty, N. Grossiord, C. Koning, J. Loos, Characterization of conductive multiwall nanotube/polystyrene composites prepared by latex technology // Carbon. – 2007. – № 45. – P. 2897–2903. 4. A. Celzard, J.F. Marêche, F. Payot, G. Furdin, Electrical conductivity of carbonaceous powders // Carbon. – 2002. – № 40. – P. 2801–2815. 5. X. Shui, D.D.L. Chung, Submicron diameter nickel filaments and their polymer matrix composites // Journal of Materials Science. – 2000. – № 35. – P. 1773–1785.

Cite: Горбунова О.В. , Бакланова О.Н. , Арбузов А.Б. , Посеркова Ю.С.
ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ
5-ая международная научно-техническая конференция "Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства" 25-30 апр. 2015