Мікроструктура, реологічні та кондуктометричні дослідження суспензій багатошарових вуглецевих нанотрубок у гліцерині

Автор(и)

  • Л.А Булавін Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет
  • М.І. Лебовка Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України
  • Ю.А. Кислий Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет
  • С.В. Храпатий Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет
  • А.І. Гончарук Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф.Д. Овчаренка НАН України
  • І.А. Мельник Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет
  • В.І. Ковальчук Київський національний університет імені Тараса Шевченка, фізичний факультет

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe56.3.217

Ключові слова:

-

Анотація

Методами оптичної мікроскопії, проведено дослідження електропровідності і реологічних властивостей (метод конус-плита)
суспензій гліцерину, наповненого багатошаровими вуглецевими нанотрубками MWCNT. Дослідження проведено в інтервалі температур 283–333 K і при ступенях наповнення C = 0–1% мас. Показано, що MWCNT у гліцерині проявляють високу схильність до агрегації і в системі зберігаються "первинні" агрегати MWCNT навіть при інтенсивній ультразвуковій гомогенізації. При збільшенні концентрації MWCNT спостерігалися типові перколяційні процеси, які супроводжувалися підвищенням електропровідності і в'язкості. Перколяційна концентрація ідентифікована при C = Cp0,1% мас., а скейлінгова поведінка поблизу точки перколяції характеризується показником провідності t = 2,7 ± 0,3, який дещо перевищує значення, характерне для задачі випадкової перколяції. Введення MWCNT у гліцерин приводило до прояву тіксотропної поведінки
суспензій, яка відображала процеси руйнування агрегатів MWCNT при зсувові. При високих концентраціях MWCNT, C = 1% мас., спостерігалася аномальна реологічна поведінка, яка відображала наявність руйнування сітки водневих зв'язків у гліцерині внаслідок присутності MWCNT. Проведено оцінку залежності енергій активації електропровідності і в'язкої течії від концентрації MWCNT.

Посилання

P.J.F. Harris, Carbon Nanotubes and Related Structures. New Materials for the Twenty-First Century (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 2000).

https://doi.org/10.1017/CBO9780511605819

Y. Lin, S. Taylor, H. Li, K.A.S. Fernando, L. Qu, W. Wang, L. Gu, B. Zhou, and Y-P. Sun, J. Mater. Chem. 14, 527 (2004).

https://doi.org/10.1039/b314481j

M.J. Solomon and P.T. Spicer, Soft Matter 6, 1391 (2010).

https://doi.org/10.1039/b918281k

M.O. Lisunova, N.I. Lebovka, O.V. Melezhyk, and Yu.P. Boiko, J. Coll. Interface Sci. 299, 740 (2006).

https://doi.org/10.1016/j.jcis.2006.03.012

L. Liu, Y. Yang, and Y. Zhang, Physica E 24, 343 (2004).

https://doi.org/10.1016/j.physe.2004.06.046

L. Lysetskiy, V. Panikarskaya, O. Sidletskiy, N. Kasian, S. Kositsyn, P. Shtifanyuk, N. Lebovka, M. Lisunova, and O. Melezhyk, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 478, 127 (2007).

https://doi.org/10.1080/15421400701681315

L.N. Lisetski, S.S. Minenko, A.P. Fedoryako, and N.I. Lebovka, Physica E 41, 431 (2009).

https://doi.org/10.1016/j.physe.2008.09.004

L.N. Lisetski, S.S. Minenko, A.V. Zhukov, P.P. Shtifanyuk, and N.I. Lebovka, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 510, 43 (2009).

https://doi.org/10.1080/15421400903058056

L.N. Lisetski, S.S. Minenko, V.V. Ponevchinsky, M.S. Soskin, A.I. Goncharuk, and N.I. Lebovka, Mater. Sci. Eng. Techn. (to be published).

N. Lebovka, T. Dadakova, L. Lysetskiy, O. Melezhyk, G. Puchkovska, T. Gavrilko, J. Baran, and M. Drozd, J. Mol. Struct. 877, 135 (2008).

https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2007.12.038

N.I. Lebovka, A. Goncharuk, V.I. Melnyk, and G.A. Puchkovska, Physica E 41, 1554 (2009).

https://doi.org/10.1016/j.physe.2009.04.038

L. Dolgov, O. Yaroshchuk, and M. Lebovka, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 496, 212 (2008).

https://doi.org/10.1080/15421400802451816

L.A. Dolgov, N.I. Lebovka, and O.V. Yaroshchuk, Colloid J. 71, 603 (2009).

https://doi.org/10.1134/S1061933X09050044

L. Dolgov, O. Kovalchuk, N. Lebovka, S. Tomylko, and O. Yaroshchuk, in Carbon Nanotubes, edited by J.M. Marulanda (In-Tech, Vukovar, Croatia, 2010), p. 451.

A.I. Goncharuk, N.I. Lebovka, L.N. Lisetski, and S.S. Minenko, J. Phys. D: Appl. Phys. 42, 165411 (2009).

https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/16/165411

V.V. Ponevchinsky, A.I. Goncharuk, V.I. Vasil'ev, N.I. Lebovka, and M. S. Soskin, Proc. SPIE 7388, 738802 (2009).

V.V. Ponevchinsky, A.I. Goncharuk, V.I. Vasil'ev, N.I. Lebovka, and M.S. Soskin, Proc. SPIE 7613, 761306 (2010).

V.V. Ponevchinsky, A.I. Goncharuk, V.I. Vasil'ev, N.I. Lebovka, and M.S. Soskin, JETP Letters 91, 241 (2010).

https://doi.org/10.1134/S0021364010050085

V.N. Ponevchinsky, A.I. Goncharuk, S.V. Naydenov, L.N. Lisetski, N.I. Lebovka, and M.S. Soskin, Proc. SPIE (to be published).

N.I. Lebovka, E.A. Lysenkov, A.I. Goncharuk, Yu.P. Gomza, V.V. Klepko, and Yu.P. Boiko, J. Compos. Mater. (to be published).

D. Bergin, Z. Sun, P. Streich, J. Hamilton, and J.N. Coleman, J. Phys. Chem. C 114, 231 (2010).

https://doi.org/10.1021/jp908923m

M. Pagliaro and M. Rossi, Future of Glycerol (Royal Society of Chemistry, London, 2010).

G. Salahas, Y. Manetas, and N.A. Gavalas, Photosynthesis Res. 26, 9 (1990).

J.A. Rojas-Chapana, M.A. Correa-Duarte, Z. Ren, K. Kempa, and M. Giersig, Nano Lett. 4, 985 (2004).

https://doi.org/10.1021/nl049699n

V. Raffa, G. Ciofani, and A. Cuschieri, Nanotechnology 20, 075104 (2009).

https://doi.org/10.1088/0957-4484/20/7/075104

V. Raffa, G. Ciofani, O. Vittorio, V. Pensabene, and A. Cuschieri, Bioelectrochemistry 79, 136 (2010).

https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2009.10.006

Electrotechnologies for Extraction from Food Plants and Biomaterials, edited by E. Vorobiev and N. Lebovka (Springer, New York, 2008).

N. Lebovka and E. Vorobiev, in Advanced Electroporation Techniques in Biology and Medicine, edited by A. G. Pakhomov, D. Miklavcic, and M. S. Markov (CRC Press, New York, 2010), p. 463.

J. Suehiro, N. Ikeda, A. Ohtsubo, and K. Imasaka, Microfluidics and Nanofluidics 5, 741 (2008).

https://doi.org/10.1007/s10404-008-0276-6

D. Cai, D. Blai, F.J. Dufort, M.R. Gumina, Z. Huang, G. Hong, D. Wagner, D. Canahan, K. Kempa, Z.F. Ren, and T.C. Chiles, Nanotechnology 19, 345102 (2008).

https://doi.org/10.1088/0957-4484/19/34/345102

J.D. Yantzi and J.T.W. Yeow, Mechatronics and Automation, IEEE International Conference 4, 1872 (2005).

H. Yu, Y. Qu, Z. Dong, W.J. Li, Y. Wang, W. Ren, and Z. Cui, in Proceedings of the 7th IEEE International Conference on Nanotechnology IEEE-NANO 2007 (2007), p. 1212.

A.V. Melezhyk, Yu.I. Sementsov, and V. V. Yanchenko, Zh. Prikl. Khim. 78, 938 (2005).

Q. Cheng, S. Debnath, E. Gregan, and H.J. Byrne, J. Phys. Chem. C 114, 8821 (2010).

https://doi.org/10.1021/jp101431h

P.N. Shankar and M. Kumar, Proc. R. Soc. A 444, 573 (1994).

https://doi.org/10.1098/rspa.1994.0039

S.V. Lishchuk and N.P. Malomuzh, Chem. Phys. Lett. 309, 307 (1999).

https://doi.org/10.1016/S0009-2614(99)00654-5

I.V. Blazhnov, N.P. Malomuzh, and S.V. Lishchuk, J. Chem. Phys. 121, 6435 (2004).

https://doi.org/10.1063/1.1789474

S. Magazu, F. Migliardo, N.P. Malomuzh, and I.V. Blazhnov, J. Phys. Chem. B 111, 9563 (2007).

https://doi.org/10.1021/jp071949b

D. Stauffer and D. Aharony, Introduction to Percolation Theory (Taylor and Francis, London, 1994).

A.M. Elias and M.E. Elias, J. Chem. Eng. Data 37, 451 (1992).

https://doi.org/10.1021/je00008a017

Опубліковано

2022-02-15

Як цитувати

Булавін, Л., Лебовка, М., Кислий, Ю., Храпатий, С., Гончарук, А., Мельник, І., & Ковальчук, В. (2022). Мікроструктура, реологічні та кондуктометричні дослідження суспензій багатошарових вуглецевих нанотрубок у гліцерині. Український фізичний журнал, 56(3), 217. https://doi.org/10.15407/ujpe56.3.217

Номер

Розділ

М'яка речовина