بررسی اثر توان مایکروویو روی میزان پلیمریزاسیون درجا پلی استایرن روی نانولوله کربنی و ویژگی های الکتریکی نانوکامپوزیت حاصله

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

نانوکامپوزیت‌‌های نانولوله کربنی/ پلی استایرن به کمک پلیمریزاسیون در جا تحت تابش امواج مایکروویو سنتز شدند. به علت اینکه نانو لوله‌های کربنی جاذب مایکروویو هستند در اثر تابش مایکروویو گرم شدند و پلیمریزاسیون حرارتی خود به خودی استایرن بدون استفاده از آغازگر انجام شد. برای بررسی تاثیر امواج مایکروویو در پلیمریزاسیون، سنتز نانو کامپوزیت نانو لوله کربنی/پلی استایرن به کمک حرارت دهی نیز انجام شد. ریخت­ شناسی نمونه‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد مطالعه قرار گرفت. مشخصه یابی نمونه‌ها به کمک آنالیز‌های طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه، گرما سنج وزنی و رامان  انجام شد و رسانایی الکتریکی نمونه ها نیز بررسی گردید. نتیجه­ ها نشان دادند که استفاده از امواج مایکروویو می‌تواند باعث ایجاد یک لایه پلی استایرنی روی نانو لوله‌ها شود و نانو کامپوزیت حاصله دارای کلوخه‌های اندکی بود. علاوه بر این، با افزایش توان مایکروویو، ضخامت لایه پلیمری ایجاد شده روی نانولوله‌ها افزایش و رسانایی الکتریکی نانو کامپوزیت‌ها از 37/14 زیمنس بر متر برای نانوکامپوزیت سنتز شده با حرارت (صفر وات) به 17/7، 39/5 و 94/2 زیمنس بر متر به ترتیب برای نانوکامپوزیت سنتز شده با مایکروویو با قدرت300، 500 و 700 وات، کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Kamran Behdinan, R.M.-D., Babak Safaei, Zhaoye Qin, Fulei Chu, David Hui Graphene and CNT Impact on Heat Transfer Response of Nanocomposite Cylinders. Nanotechnology reviews, 9(1): 9107-9115 (2020)
[2] Hamdy M.Zidan, E.M.A., Amr M.Abdelghany, Ahmed E.Tarabiah, Characterization and Some Physical Studies of PVA/PVP Filled with MWCNTs. Journal of materials research and technology,. 8(1): 904-913 (2019)
[3] Naser Eltaher Eltayeba, A.K., Design and Preparation of a New and Novel Nanocomposite with CNTs and Its Sensor Applications. Journal of materials research and technology,. 8(2): 2238-2246 (2019)
[4] Itziar O., Nora A., Maider I., Julen I., Gonzalo G-E., The Effect of the Preparation Method and the Dispersion and Aspect Ratio of CNTs on the Mechanical and Electrical Properties of Bio-Based Polyamide-4,10/CNT Nanocomposites. Polymers, 11(12): 2059 (2019)
[5] M.K.Hassanzadeh-Aghdam, M.J.M., J.Jamali, R.Ansari, A New Micromechanical Method for the Analysis of Thermal Conductivities of Unidirectional Fiber/CNT-Reinforced Polymer Hybrid Nanocomposites. Composites part B, 175: 107137 (2019)
[6] Yasser Zare, K.Y.R., Development of a Conventional Model to Predict the Electrical Conductivity of Polymer/Carbon Nanotubes Nanocomposites by Interphase, Waviness and Contact Effects. Composites part A: Applied science and manufacturing,. 100: 305-312 (2017)
[7] Tomo Takeda, Y.S., Yu Kuronuma, Fumio Narita, Modeling and Characterization of the Electrical Conductivity of Carbon Nanotube-Based Polymer Composites. Polymer,. 52(17): 3852-3856. (2011)
[8] M.Mohiuddin, S.V.H., Estimation of Contact Resistance and Its Effect on Electrical Conductivity of CNT/PEEK Composites. Composites science and technology, 79: 42-48 (2013)
[9] C Gau, C.-Y.K., H S Ko, Electron Tunneling in Carbon Nanotube Composites. Nanotechnology, 20 (2009)..
[10] Rivadulla, F., C.M.-M., Correa-Duarte, M. A., Layer-by-Layer Polymer Coating of Carbon Nanotubes: Tuning of Electrical in Random Networks. Journal of Amercan society,. 132: 3751-3755 (2010)
[11] R.B.Rakhi, K.S., S.Ramaprabhu, Electron Field Emission Properties of Conducting Polymer Coated Multiwalled Carbon Nanotubes. applied surface science,. 254(21): 6770-6774 (2008)
[12] Nanda Gopal Sahoo, Y.C.J., Hyang Hwa So,Jae Whan Cho, Polypyrrole Coated Carbon Nanotubes: Synthesis, Characterization and Enhanced Electrical Properties. Synthetic Metals, 157(8-9): 374-379 (2007)
[13] Sarah Cohen, E.Z., Ran Yosef Suckeveriene, Ultrasonically Induced Polymerization and Polymer Grafting in the Presence of Carbonaceous Nanoparticles. Processes, 8(12): 1680 (2020)
[14] Zuzan aMorávková, M., ElenaTomšík, Juraj Čechvala, Jaroslav Stejskal, Enhanced Thermal Stability of Multi-Walled Carbon Nanotubes After Coating with Polyaniline Salt. Polymer degradation and stability, 97(8): 1405-1414 (2012)
[15] Lifang He, F.M., Minqiang Li, Jinhuai Liu, Gas Sensors for Ammonia Detection Based on Polyaniline-Coated Multi-Wall Carbon Nanotubes. Materials science and engineering, 163(2): 76-81 (2009)
[16] Elena N.Konyushenko, J.S., MiroslavaTrchová. Jiří Hradil, Jana Kovářová, Jan Prokeš, Miroslav Cieslar, Jeong-Yuan Hwang, Kuei-Hsien Chen, Irina Sapurina, Multi-Wall Carbon Nanotubes Coated with Polyaniline. Polymer,. 47(16): 5715-5723 (2006)
[17] Hui-Xia Wu, X.-Q.Q., Wei-Man Cao, Yang-Hui Lin, Rui-Fang Cai ,Shi-Xiong Qian Polymer-Wrapped Multiwalled Carbon Nanotubes Synthesized Via Microwave-Assisted in Situ Emulsion Polymerization and Their Optical Limiting Properties. Carbon, 45(15): 2866–2872 (2007)
[18] Archana S. Patole, S.P.P., Ji-Beom Yoo, Jeong-Ho An, Tae-Ho Kim, Fabrication of Polystyrene/Multiwalled Carbon Nanotube Composite Film Synthesized by in Situ Microemulsion Polymerization. Polymer engineering and science, 1327-1336 (2013)
[19] Nilesh K.Shrivastava, B.B.K., Development of Electrical Conductivity with Minimum Possible Percolation Threshold in Multi-Wall Carbon Nanotube/Polystyrene Composites. Carbon, 49(13): 4571-4579 (2011)
[20] Georgios Sakellariou, D.P., Durairaj Baskaran, Surface-Initiated Polymerization from Carbon Nanotubes: Strategies and Perspectives. Chemical society reviews, 42: 677-704 (2013)
[21] Keith R.Paton, A.H.W., Efficient Microwave Energy Absorption by Carbon Nanotubes. Carbon, 46(14): 1935-1941 (2008)
[22] K. Kempe, C.R.B., U. Schubert, Microwave-Assisted Polymerizations: Recent Status and Future Perspectives. Macromolecules, 44(15): 5825-5842 (2011)
[23] Tina Erdmenger, R.B., Hoogenboom Richard, Ulrich S. Schubert, Simplifying the Free-Radical Polymerization of Styrene: Microwave-Assisted High-Temperature Auto Polymerizations. Australian journal of chemistry, 62: 58-63 (2009)
[24] Heiner Stange, A.G., Microwave-Assisted Free Radical Polymerizations and Copolymerizations of Styrene and Methyl Methacrylate. Marcromolecular rapid communication, 28(4): 504-508 (2007)
[25] Jong-Hwan Jeon, J.-H.L., Kyung-Min Kim, Fabrication of Hybrid Nanocomposites with Polystyrene and Multiwalled Carbon Nanotubes Well-Defined Polystyrene Via Multiple Atom Transfer Radical Polymerization. Polymer, 50(19): 4488-4495 (2009)
[26] Alejandro De Falco, M.L.F., Melisa E. Lamanna, Maria A. Corcuera, Inaki Mondragon, Gerardo H. Rubiola, Norma B. Daccorso, Silvia Goyanes, Thermal Treatment of the Carbon Nanotubes and Their Functionalization with Styrene. Physica, 404(18): 2780-2783 (2009)
[27] Bassandulam Tserengombo, H.J., Erdenechimeg Dolgor, Antonio Delgado, Sedong Kim, Effects of Functionalization in Different Conditions and Ballmilling on the Dispersion and Thermal and Electrical Conductivity of MWCNTs in Aqueous Solution. Nanomaterials, 11(5): 1323 (2021)
[28] Ting Zhang, M.T., Ying Yao, Ying Ma, Yuepu Pu MWCNT Interactions with Protein: Surface-Induced Changes in Protein Adsorption and the Impact of Protein Corona on Cellular Uptake and Cytotoxicity. International Journal of Nanomedicine,. 14: 993-1009 (2019)
[29] Goutam Hatui, P.B., Sumanta Sahoo, Saptarshi Dhibar, Chapal Kumar Das, Combined Effect of Expanded Graphite and Multiwall Carbon Nanotubes on the Thermo Mechanical, Morphological as Well as Electrical Conductivity of in Situ Bulk Polymerized Polystyrene Composites. Composites: Part A,. 56: 181-191 (2014)
[30] Rajesh Kumar Srivastava, V.S.M.V., You Zeng, Robert Vajtai, Satish Nagarajaiah, Pulickel M. Ajayan, Anchal Srivastana, The Strain Sensing and Thermal-Mechanical Behavior of Flexible Multi-Walled Carbon Nanotube/Polystyrene Composite Films. Carbon, 49(12): 3928-3936 (2011)
[31] Lynwood, C., Polystyrene: Synthesis, Characteristics and Applications. Nova Publishers. (2014)

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار