Разработка тепло- и электропроводных полимерных композитов на основе сочетания углеродных и керамических наноструктур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.08, кандидат наук Яковлев Егор Алексеевич

• Яковлев Егор Алексеевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Яковлев Егор Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ НАНОДИСПЕРСНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

1.1 Основные виды, особенности диспергирования и стабилизации нанодисперсных наполнителей в технологии функциональных полимерных композиционных материалов

1.2 Применение углеродных наноструктур для повышения тепло- и электропроводности полимерных композиционных материалов

1.2.1 Теоретические подходы к определению теплопроводности полимерных композиционных материалов, наполненных углеродными наночастицами

1.2.2 Полимерные материалы с квази-одно- и двумерными углеродными микро- и наноструктурами

1.3 Поляризационные эффекты в полимерных композиционных материалах, наполненных углеродными нанодисперсными проводящими наполнителями

1.4 Нанодисперсные наполнители с высокой диэлектрической проницаемостью, гексатитанаты калия

1.5 Структурирование полимерных матриц на микро- и наноуровнях, перколяционные эффекты в композитах на основе углеродных наноструктур

1.6 Электрофизические свойства гетерогенных полимерных смесей,

эффект двойной перколяционной сетки

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследований

2.2 Методы и методики исследований

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

3.1 Исследование структуры и свойств функциональных углеродных и керамических наполнителей

3.2 Физико-механические свойства эпоксидных композитов, наполненных наноразмерными углеродными структурами

3.3 Физико-механические свойства эпоксидных композитов, наполненных керамическими и углеродными нанодисперсными

структурами

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛО- И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

4.1 Исследование электропроводности эпоксидных композиций, наполненных наноуглеродными и керамическими структурами

4.2 Исследование теплопроводности эпоксидных материалов, наполненных наноуглеродными и керамическими структурами

4.3 Диэлектрическая проницаемость полимерных композитов, наполненных углеродными и керамическими наноструктурами

4.4 Оптимизация состава полимерного композиционного материала.

Полный факторный эксперимент

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ КОМПОЗИТОВ С ЭФФЕКТОМ 2-Й ПЕРКОЛЯЦИИ

5.1. Исследование частотных зависимостей проводимости композитов на основе смесей полимеров, наполненных наноструктурными углеродными наполнителями

5.2. Исследование температурного коэффициента сопротивления

полимерной смеси

ГЛАВА 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ

ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

6.1 Разработка и технологическое сопровождение производства радиаторов электротехнических устройств на основе эпоксидного композита

6.2 Разработка и технологическое сопровождение производства саморегулирующегося терморезистивного материала на основе

углеродсодержащей смеси термопластов

6.3 Экономическое обоснование производства разработанных

полимерных материалов и продуктов на их основе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время применение наноразмерных наполнителей в технологии полимерных композиционных материалов вызывает значительный интерес, в связи с тем, что переход от микро- к наноразмерным частицам позволяет расширить границы в управлении характеристиками композитов (электрические, оптические, термические и другие свойства) не только за счет уникальных свойств применяемых наполнителей, но и за счет специфического воздействия на структуру матрицы вследствие значительного вклада трансграничных слоев в объемную долю нанокомпозита [1].

В производстве изделий современной электроники важную роль играют полимерные материалы со специальными электрофизическими свойствами, в частности большими перспективами применения обладают композиты с высокими показателями тепло- и электропроводности, а также заданными величинами диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь. Для придания полимерным материалам указанных свойств широко используются различные углеродные наноструктуры, пьезокерамические нанопорошки и ряд других функциональных наполнителей [2, 3].

Наноразмерные углеродные материалы, такие как углеродные нанотрубки, графены, фуллерены и т.д., вызывают повышенный интерес исследователей не только в связи с их уникальными электрофизическими свойствами, но и благодаря возможности оказывать влияние на структуру, физические и химические свойства полимерных матриц [4,5]. В связи с высокоразвитой поверхностью нанодисперсных наполнителей особенно важным фактором их влияния на свойства композита является химическая модификация (функционализация) поверхности наполнителя. Благодаря функционализации появляется возможность оказывать направленное химическое влияние на композицию в целом, увеличивая уже имеющиеся

характеристики, а также придавая новые функциональные свойства, например, такие как повышенная тепло- и электропроводность [6-8]. Нанодисперсные углеродные наполнители также применяются для повышения диэлектрической проницаемости, однако, как электропроводящие наполнители они также существенно повышают диэлектрические потери, что ограничивает применение композитов на их основе.

Для обеспечения высоких показателей диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь большими перспективами обладают нанопорошки керамических пьезоэлектриков, в том числе сравнительно малоизученный класс керамических наполнителей -титанаты калия (ТК), которые ранее рассматривались исключительно как армирующий наполнитель, вводимый для улучшения механических характеристик материалов [9-11].

Высокий потенциал свойств, заложенный в композитах, модифицированных нанодисперсными наполнителями, может быть реализован только при правильном выборе связующего и технологии диспергирования. Согласно анализу современных тенденций в области создания функциональных композитов для электроники (со специфическими свойствами: термо- и электропроводность, пьезо- и терморезистивность и др.), благодаря высоким механическим и термическим характеристиками одними из наиболее перспективных матриц для композитов являются полиэпоксиды [12].

Продукты на основе эпоксидных смол находят широкое применение для создания элементов электрического оборудования, изоляционных или, наоборот, проводящих клеев и функциональных композитов различного назначения. Одними из основных недостатков эпоксидного связующего являются высокая жесткость и склонность к накоплению внутренних напряжений, особенно при введении в него высокомодульных нанодисперсных наполнителей [13,14].

В связи с этим в диссертационной работе выполнены исследования, направленные на создание функциональных нанокомпозитов с высокой теплопроводностью, электропроводностью и диэлектрической проницаемостью при сохранении высоких механических характеристик композита.

Актуальность проблемы

Электро- и теплопроводящие полимерные материалы находят широкое применение в современной электронике и электротехнике. Однако в области их разработки и производства наблюдается ряд проблем, связанных со сложностью технологии переработки и низкими механическими характеристиками высоконаполненных систем, плохой воспроизводимостью высоких показателей электропроводности композитов с матрицей на основе коммерчески доступных крупнотоннажных полимеров, являющихся типичными диэлектриками (собственная проводимость от 10-12 до 10-16 См/см), и высокой стоимостью наиболее эффективных электропроводных наполнителей.

Одним из перспективных направлений повышения эффективности электропроводящих наполнителей является переход к нанодисперсным и гибридным системам, обеспечивающим низкие перколяционные пороги по ключевым электрофизическим характеристикам, в т.ч. электро- и теплопроводности.

В связи с этим исследования, направленные на разработку тепло- и электропроводных полимерных композитов на основе сочетания углеродных и керамических наноструктур, являются актуальными.

Степень разработанности темы

Вопросами создания функциональных эпоксидных нанокомпозитов, а также композитов на основе смесей нерастворимых полимеров со специфической ориентацией наполнителя занимается большое количество научных групп, в том числе в Саратовском государственном техническом

университете имени Гагарина Ю.А., Тамбовском государственном техническом университете и ряде других отечественных и зарубежных научных организаций.

Известны работы Т.П. Дьячковой, А.Г. Ткачева, И.Н. Бурмистрова, А.В. Гороховского, Ю.Р. Липатова, Е.П. Мамуня, А. Мафезолли, P. Сентуриа, Д.К.В. Сандлера, М.Б. Брайнинга, Р. Чаттерджи, Т. Сан, Д.М. Константинеску, Дж. Гу. и др.

Следует отметить сравнительно низкую степень разработанности проблемы композитов на основе сочетания нанодисперсных углеродных и керамических наполнителей, а также вопросов комплексной модификации поверхности углеродных наноматериалов, сочетающей химические и физические механизмы. Также недостаточное внимание исследователей было уделено композитам на основе смесей частично взаиморастворимых термопластов и эластомеров с избирательной локализацией наполнителей в структуре матрицы для многокомпонентных рецептур, применяемых в реальных производствах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка тепло- и электропроводных полимерных композитов на основе сочетания углеродных и керамических наноструктур»

Цель работы

Разработка способов улучшения электрофизических характеристик полимерных композитов на основе нанодисперсных углеродных модификаторов и титанатов калия с использованием различных видов поверхностной модификации наполнителей и организации специфического распределения наполнителей в структуре нанокомпозита.

Задачи исследования

• Разработка рецептур и исследование структуры и физико-механических свойств эпоксидных композитов, модифицированных нанодисперсными углеродными и керамическими наполнителями или их сочетанием;

• Исследование зависимостей электро- и теплофизических свойств разработанных композитов от состава и поверхностной модификации

нанодисперсных наполнителей: многостенных углеродных нанотрубок (далее - МУНТ) и гексатитаната калия (далее - ГТК);

• Разработка составов и технологии многокомпонентных связующих для композитов, на основе применяемых в реальных производствах смесей термопластов и эластомеров, обеспечивающих избирательную локализацию наполнителей в структуре нанокомпозита для снижения перколяционного порога электропроводности;

• Разработка технологии электро- и теплопроводных нанокомпозитов на основе матриц различной природы для решения актуальных прикладных задач создания полимерных радиаторов для электротехники, терморезистивных нагревателей и саморегулирующихся греющих композиций;

• Исследование рыночных перспектив и разработка технико-экономического сопровождения для коммерциализации разработанных функциональных полимерных нанокомпозитов.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

• Показана возможность существенного повышения диэлектрической проницаемости эпоксидных композитов (достигнуты значения е -10 при частоте 1 кГц) при введении малых добавок нанодисперсных наполнителей различной природы: керамического гексатитаната калия (К2^6013, сегнетоэлектрик) и функционализированных многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ, электропроводящий наполнитель);

• Показан эффект повышения (более чем на 20 %) теплопроводности нанокомпозитов на основе эпоксидных смол и функционализированных МУНТ при введении аппретированных квази-одномерных керамических наполнителей (гексатитанат калия), зависящий от вида аппрета, выбранного для обработки поверхности титаната калия и связанный с химической прививкой эпоксидных структур к аппретированной поверхности частиц титаната калия в процессе отверждения;

• Установлены условия и проанализированы особенности формирования двойной перколяционной сетки в смеси полипропилена со статистическим сополимером этилена с октеном, наполненной наноструктурной сажей «Ргт1ех ХЕ-2В» (перколяционный порог электропроводности данной системы по саже составляет 5 % объемн., по полипропилену - 6 % объемн.), в том числе показан эффект миграции наночастиц сажи в эластомерную фракцию полимерной смеси;

• Показано формирование экстремальной температурной зависимости сопротивления (минимум при t ~ 160 °С) композитов на основе смесей полипропилена со статистическим сополимером этилена с октеном, наполненных наноструктурной электропроводной сажей («РпПех ХЕ-2В») в которых наблюдается формирование двойной перколяционной сетки.

Практическая ценность работы

• Разработаны составы нанокомпозитов на основе эпоксидной матрицы, наполненных малыми добавками углеродных наноматериалов и гексатитаната калия с высокими показателями тепло- и электропроводности для создания изделий для электроники, электротехнических устройств бытового и промышленного назначения.

• Разработаны методики поверхностной модификации углеродных наноструктур, для создания композитов с низкими перколяционным порогом по электропроводности, что обеспечивает снижение стоимости и повышение механических характеристик изделий на их основе;

• Разработана технология производства эпоксидных композитов с высокими значениями диэлектрической проницаемости на основе сочетания двух видов наноразмерных наполнителей: гексатитаната калия и функционализированных МУНТ.

• Разработаны композиционные материалы на основе смеси полипропилена с эластомерами на основе сополимеров этилена с октеном и сополимера этилена, стирола и бутадиена, наполненные наноструктурной

сажей, с высокими показателями электропроводности и высоким терморезистивным эффектом, перспективные для создания материалов для защиты от перегрева токоведущих кабелей, экранирующих оболочек и интеллектуальных нагревательных систем.

Методология и методы исследований базируются на принципах управления структурой композитных материалов на наноуровне, в частности организации эффективного химического и физического взаимодействия в трансграничных слоях между наночастицами наполнителя и полимерной матрицей и пространственной организации распределения нанодисперсных наполнителей в многокомпонентных матрицах.

В работе использовалась актуальные методы в области исследований свойств нанокомпозитов: термогравиметрический анализ (ТГА), инфракрасная спектроскопия, импедансная спектроскопия, сканирующая (СЭМ) и просвечивающая (ПЭМ) электронная микроскопия, рамановская спектроскопия (КР) и другие методы анализа и исследований электрофизических характеристик.

Для контроля прочности использовали методы разрушающего напряжения при изгибе, определения ударной вязкости по Шарпи, твердости по Бринеллю и т.д. в соответствии с ГОСТ.

Для статистической обработки использовали пакеты программ ChemDraw, Chem3D, OriginPro.

Область исследования соответствует требованиям пунктов 3.2, 3.3, 3,7 и 3,9 паспорта научной специальности 05.16.08 - Нанотехнологии и наноматериалы, в области исследований «Химия и химическая технология».

Основные положения, выносимые на защиту

• Введение малых добавок нанодисперсных углеродных наполнителей совместно с керамическими (гексатитанат калия) обеспечивает существенное повышение механических свойств нанокомпозитов;

• Функционализация поверхности нанодисперсных углеродных и керамических наполнителей обеспечивает повышение электро- и теплопроводности эпоксидных композитов;

• Совместное введение нанодисперсных углеродных и керамических наполнителей формирует максимальное значение диэлектрической проницаемости при минимальном тангенсе диэлектрических потерь при условии их эффективной поверхностной модификации, обеспечивающей равномерное распределение в структуре композита и химическое взаимодействие с матрицей;

• Локализация нанодисперсного наполнителя в отдельной фазе двухкомпонентного связующего обеспечивает существенное снижение перколяционного порога электропроводности.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались на Международной конференции и IX Всероссийской олимпиаде молодых ученых «Наноструктурные, волокнистые и композиционные материалы» (Санкт-Петербург, 2013), Международной конференции «Композит-2013» (Саратов, 2013); Международных конференциях «Графен и родственные структуры» (Тамбов, 2015, 2017); Всероссийской конкурсной программе «УМНИК -15» (Саратов, 2015).

Публикации

По материалам диссертационного исследования опубликовано 24 печатных работ из них 3 - в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ, 4

- в издании, входящем в базу данных SCOPUS, 1 - патент на изобретение, 16

- в сборниках научных трудов и материалах конференций.

Достоверность научных положений и результатов, полученных в

работе, подтверждается использованием комплекса независимых

взаимодополняющих современных экспериментальных методов

исследования и стандартных методов испытаний, большим объемом

12

независимых взаимодополняющих экспериментальных данных, согласованностью результатов теоретических исследований с результатами практических экспериментов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объём диссертации - 159 страниц. При создании работы было использовано 229 литературных источника. Диссертация содержит 59 рисунков и 11 таблиц.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ НАНОДИСПЕРСНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ

1.1 Основные виды, особенности диспергирования и стабилизации нанодисперсных наполнителей в технологии функциональных полимерных композиционных материалов

Нанодисперсные и субмикронные наполнители представляют собой новое семейство материалов, отличительные особенности которых заключаются в том, что размер их частиц настолько мал, что эффект ограничения размеров становится значительным фактором, определяющим комплекс их свойств и, соответственно, эффективность этих материалов в роли модификатора для ПКМ [15]. Обладая нано- или микродисперсностью с размерами частиц от 1 до 100 нм (рисунок 1.1), рассматриваемые материалы могут иметь различные форму, кристалличность и текстуру частиц дисперсной фазы [16,17].

Рисунок 1.1 - Классификация частиц в дисперсионной фазе

Наноразмерные модификаторы для полимерных композиционных материалов (далее ПКМ) могут классифицироваться, по аналогии с традиционными наполнителями, по форме частиц (дисперсные или волокнистые), по химическому составу (наночастицы металлов, керамики, углеродные наноматериалы и др.), по функциональному назначению и ряду других признаков [12-14].

Благодаря размерному эффекту нанодисперсные наполнители могут обладать собственными функциональными уникальными свойствами, такими как высокая термическая и электрическая проводимость, магнитные и др. характеристики [18-22], что делает их перспективными модификаторами при проектировании, разработке и коммерциализации широкого спектра материалов и устройств для различных областей применения [23].

Обладая высокой химической активностью и избыточной энергией, а также функциональной подвижностью структуры вследствие их высокой поверхностной активности, нанодисперсные наполнители обеспечивают эффективные процессы структурирования полимерных матриц, в частности влияя на дисперсионные деформации, флуктуации плотности и на стабильность системы в целом [24-27].

Дисперсность наполнителя в полимерной матрице оказывает большое влияние на свойства полимерных материалов. Сложности, связанные с обеспечением однородности распределения и стабильности дисперсного состава наноразмерных наполнителей в полимерных матрицах, приводят к существенным изменениям свойств композитов одного и того же состава, полученных с использованием различных методов или режимов совмещения компонентов [28].

Кроме того, геометрия частиц наполнителя (наноточки, нановолокна или нанотрубки, двумерные или полиэдральные наночастицы) также оказывает значительное влияние на изменения свойств, причем это влияние связано не только с поверхностной энергетикой и отношением поверхности к объему, но и с воздействием фактора формы нанодисперсного наполнителя на реологию связующего при совмещении компонентов композита и переработке ПКМ.

Наиболее широкое распространение для модификации полимерных материалов получили различные углеродные наноматериалы, в первую очередь углеродные нанотрубки (одностенные углеродные нанотрубки, далее

ОУНТ и многостенные углеродные нанотрубки, далее МУНТ), графен и полиграфен (а также их окисленные формы), фуллерены и астраллены.

В случае введения в качестве нанодисперных наполнителей углеродных нанотрубок (далее УНТ) их геометрия и хиральность (рисунки 1.2, 1.3) играют важную роль в формировании свойств материала [29-31].

На основе экспериментальных результатов [32] было установлено, что в зависимости от диаметра и хиральности УНТ могут показывать либо металлические, либо полупроводниковые свойства. С использованием сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) было подтверждено, что туннельная проводимость прямо пропорциональна локальной электронной плотности состояний УНТ. Структурные дефекты УНТ проявляются в существенном увеличении их сопротивления [33].

Рисунок 1.2 - Схематическое изображение основных видов углеродных нанотрубок: а - одностенные трубки; б - многостенные трубки; спиралевидные (изогнутые) трубки

Рисунок 1.3 - Модельные особенности структуры УНТ: а - кресельная «armchair»; б - зигзагообразная «zig-zag»; в - хиральная «chiral»

Было отмечено, что при синтезе УНТ образуется смесь, в которой около двух третей трубок обладают полупроводниковым характером

проводимости, а одна треть - металлическим, с электропроводностью отдельных трубок в диапазоне 1,7-1,8 См/см.

Теплопроводность индивидуальных УНТ варьируется в диапазоне 1700-3000 Вт/м*К, что сопоставимо с монослоем графена и алмазом [34].

Для регулирования эффективности диспергирования (увеличение равномерности распределения и сокращение размеров агрегатов) и стабильности наноразмерных частиц в полимерных матрицах применяют различные химические и физико-химические методы воздействия, в зависимости от природы и вида вводимых наноструктур. Существенное влияние на эффективность диспергирования также оказывают способ получения, обработка и функционализация поверхности наночастиц. По аналогии с подготовкой и распределением в полимерной матрице традиционных наполнителей, для нанодисперсных также можно выделить две группы методов: физические и химические [35-37].

К физическим методам обработки и диспергирования нанопорошков можно отнести довольно большую группу операций, основанных на процессе механического смешения полимерного связующего с нанодисперсными добавками в сопровождении с различными нехимическими методами диспергирования наночастиц [38].

Процесс смешения можно интерпретировать как подачу механической энергии в смесь для отделения индивидуальных частиц от агрегатов и их распределения в матрице (рисунок 1.4).

Противодействующим диспергированию фактором является энергия взаимодействия между отдельными наночастицами в агрегате. Поэтому ключевым условием эффективного разделения агрегатов и равномерного смешения нанодисперсных компонентов со связующим является превышение величины поданной к системе энергии смешения над энергией связи наночастиц в агрегатах [39].

ои-|-I-1-.-,-.-,-.-

27 100 200 300 400

номер цикла

Рисунок 1.4 - Влияние сухого смешения нанопорошка в ПКМ на электропроводность ПКМ

С другой стороны, для сохранения морфологии отдельных наночастиц подаваемая энергия должна быть ниже, чем энергия, необходимая для разрушения индивидуальной наночастицы [40]. Следовательно, идеальный метод равномерного распределения нанодисперсных структур должен обеспечивать плотность энергии в диапазоне между энергией связи наночастиц в агрегатах и энергией разрушения отдельных частиц.

Для реактопластов описанные факторы дополняются параметрами отверждения и формирования сетчатой структуры. Значительные изменения в важных свойствах термореактивных ПКМ, таких как механические, структурные и электрические характеристики, достигаются и могут быть описаны не только как функции параметров процесса «время смешивания» и «интенсивность смешивания», но и как зависимости от условий структурообразования термореактивной матрицы [41].

Фактор переработки связан с условиями диспергирования нанопорошков в полимерных матрицах, осуществляемого путем плавления полимера (преимущественно для термопластов) с переходом в вязкотекучее состояние с последующим смешиванием расплава с нанопорошками с помощью экструзии, вальцевания или специальных полимерных смесителей, при различных последовательностях введения компонентов и режимах гомогенизации [42,43].

На распределение наполнителя в полимерной матрице могут оказывать значительное влияние различные факторы физической обработки смеси при совмещении компонентов ПКМ, например обработка полимерных смесей УЗ, исследованные в работе [44]. Авторы [44] изучали влияние ультразвукового диспергирования на стабильность углеродных нанотрубок (УНТ) при введении в композицию с применением ПАВ. По сравнению с механическим перемешиванием, ультразвуковая обработка использует другой механизм для диспергирования агрегатов. Кавитация происходит в жидкости с низкой вязкостью при воздействии ультразвука с интенсивностью выше определенного порогового значения, в областях низкого давления бегущей волны. После создания кавитационные пузырьки разрушаются, вызывая чрезвычайно высокую скорость деформации в жидкости в ближайших областях пузырьковой имплозии (скорость деформации до 109 с-1 [45, 46]).

Распределение пузырьков контролируется характером звукового сигнала и параметрами ультразвука и является неоднородным по всему раствору [47]. Принимая типичный растворитель с низкой вязкостью, равный 0,1 Па ■ с, локализованное напряжение сдвига, сообщаемое вблизи пузыря,

о

может приближаться к 108 Па, в связи с чем прикладываемое к поверхности наночастиц напряжение может вызывать их разрушение (рисунок 1.5). В данном случае для эффективного процесса требуются теоретически и экспериментально рассчитанные параметры времени, частот и амплитуды ультразвуковой обработки.

Наряду с методами диспергирования агрегированных наночастиц в полимерных матрицах, широкое применение также получил метод, основанный на формировании условий для самоориентации наноструктур «снизу-вверх» или «bottom-up», при этом наноразмерные частицы под воздействием биологических или химических факторов, ориентируются в определенных участках, формируя специфические наноструктуры [48, 49].

Рисунок 1.5 - Гистограмма распределения длины для МУНТ с наружным диаметром ё = 10-20 нм после обработки ультразвуком: а - 1 час; б - 10 часов

Аналогичные эффекты также могут быть использованы для ориентации частиц несимметричной формы в анизотропные структуры [50].

Исследователями было обнаружено, что нанодисперсные частицы могут стремиться к самопроизвольной локализации на поверхности (границе раздела) тонкой полимерной пленки. Это объясняется тем, что система при таком расположении наночастиц теряет меньше энтропии. Данная идея была использована для самопроизвольного залечивания трещин, которые могут появляться на поверхности модифицированной полимерной нанопленки [51].

Использование самопроизвольной локализации наноструктур на границах раздела дает возможность собирать материалы необходимой морфологии и локализовать наночастицы в определённых участках полимерной матрицы [52].

Данный эффект может вносить вклад во взаимодействие полимерных цепей с опосредованными частицами (эффект Пейна (рисунок 1.6)).

Высокие амплитуды деформации влекут за собой разрыв в физических (Ван-дер-Ваальсовых) связях между частицами наполнителя, и вклад в динамический модуль вносят только полимер-полимерные связи, взаимодействия типа полимер-наполнитель и гидродинамические эффекты наполнителя [53, 54].

Сетка Наполнителя

(амплитуда деформации,

Рисунок 1.6 - Зависимость модуля накопления напряжения от амплитуды

деформации (эффект Пейна)

Обычно, без какого либо внешнего взаимодействия на процесс, регуляция подобных процессов происходит с помощью вариаций скоростей осаждения наполнителя в ПКМ, влияющих, прежде всего на процесс структурообразования, обусловленный адсорбцией [55].

Учитывая вышеописанные факторы, в последнее время активно исследуется предварительная поверхностная обработка или функционализация наночастиц, увеличивающая энергию активации и взаимодействие на границах раздела фаз [56, 57].

В области химической модификации можно выделить два способа изменения активности поверхности частиц наполнителей. Первый осуществляется путем физической адсорбции низкомолекулярных соединений, таких как силановые связующие агенты; второй способ основан на ковалентно-привитых полимерных молекулах с функциональными группами, связывающиеся химически (ковалентно) с поверхностью наночастиц наполнителя [58]. Для реализации этого процесса на поверхности частиц должны присутствовать активные реакционноспособные центры.

Кривизна поверхности таких углеродных наноструктур, как УНТ, фуллерены или астраллены, обусловливает определенное напряжение на связях между Бр2-гибридизованными атомами углерода. В связи с этим энергетический барьер, необходимый для преобразования этих атомов в sp3 гибридное состояние, ниже, чем у графена и ему подобных плоских

структур, что делает УНТ, фуллерены или астраллены более восприимчивыми к различным химическим модификациям [59].

Наиболее распространенным методом химической модификации поверхности УНТ является окисление в присутствии кислот и под воздействием высоких температур. В результате таких воздействий происходит присоединение функциональных групп, преимущественно с концевыми карбоксильными группами, позволяющее организовывать ковалентные связи с олигомером или полимерной цепью (рисунок 1.7) [60, 61].

а

Рисунок 1.7 - Радикальная прививка функциональных групп к УНТ: а - термодиссоциация полимера; б - карбоксилизация

В основе описанного подхода лежит прививка к поверхности наночастицы радикальных или карбанионных структур, или обеспечение реакции циклоприсоединения к двойным связям. При этом полимеры с реакционноспособными концевыми группами могут реагировать с функциональными группами, привитыми на поверхности нанотрубок, с формированием ковалентного комплекса: наночастица - аппрет -макромолекула полимера. В большинстве случаев полимерные цепи с аминогруппами или гидроксильными группами присоединяются реакциями амидирования или этерификации к нанотрубкам с привитыми карбоксильными группами.

Хотя ковалентная функционализация увеличивает реакционную способность УНТ, окисление может приводить к разрушению или повышению дефектности трубок, поскольку этот процесс проходит в жестких условиях с участием высоких температур и концентрированных кислот. Чтобы не нарушать структуру углеродных нанотрубок, существует нековалентный подход к модификации, основанный на использовании ПАВ. Так, часто используют поливинилацетат (ПВА) и другие сополимеры ПВА, привитые карбодиимидным методом к углеродным нанотрубкам [64].

Аналогичные принципы распространяются для любых типов наполнителей, например работе в [62] авторы функционализировали наночастицы LaFз:Nd олеиновой кислотой, вводя этот раствор в полиметилметакрилат (ПММА) в процессе формования методом литья под давлением. Данный способ обработки был направлен на увеличение дисперсии частиц в матрице полимера (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 - Влияние функционализированных олеиновой кислотой

ЬаБ3:Ш на структуру и свойства матрицы ПММА: а - термогравиметрический анализ; б - схема распределения функционализированных наночастиц LaFз: №

Аналогичная методика была использована для фунционализации наночастиц А1203 триметоксисиланом (ТМС). При этом происходит образование ковалентных связей между аппретом и оксидом алюминия. Связанный ТМС полимеризуется с финилэфирной смолой с получением

равномерного распределения и повышенных физико-механических характеристик композита [63].

В работе [65] была исследована возможность использования нанокомпозитов, содержащих УНТ, в технологии струйной печати. Путем раскрытия концевых эпоксидных групп, функционализированных полидиметилсилоксаном (ПДМС), с окисленными углеродными нанотрубками, образуя при этом гелеобразную полимерную композицию.

Также существует возможность модификации наноструктур путем привития макромолекул или ламелей, кристаллизующихся полимеров к кластерам наночастиц, образуя так называемые лиганды, что позволяет увеличить степень взаимодействия и распределения в полимерной матрице [66-70].

В работе [71] синтезировали наночастицы с полимерным привитым металлоорганическим каркасом (МОК). Образованные наночастицы ядра / оболочки демонстрируют отличную дисперсность, чувствительность к рН и показывают их каталитический эффект для реакции восстановления 4-нитрофенола (№) до 4-аминофенола (АР) при загрузке катализатором Pd0.

Метод прививки ПС к ОУНТ, изложенный в исследовании [72], основан на расслаивании ОУНТ и прививке к ней полимера в одну стадию, при этом структурная целостность каркаса нанотрубок сохраняется. Важно отметить, что предложенный метод является масштабируемым процессом.

В работе [73] разработан эффективный способ создания антибактериальных пленок на основе поливинилового спирта, наполненного высокодисперсными наночастицами серебра. Особенность способа заключается в использовании водной среды для процесса изготовления, тем самым увеличивается совместимость самого полимера к частицам серебра.

В работе [74] ковалентное присоединение нефторированного полиэфиримида на поверхность многослойных углеродных нанотрубок было достигнуто посредством реакций прививки. Когда активированные карбоновой кислотой МУНТ реагируют с аминогруппами полиэфиримида,

образуются амидные и имидные связи. Кроме того, когда полиэфиримид химически присоединен к нанотрубкам, наблюдается увеличение средней молекулярной массы. В результате химического присоединения композиты на основе углеродных нанотрубок и полиэфиримида имеют повышенную электропроводность, теплостойкость и механические свойства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Яковлев Егор Алексеевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Effect of composition on ablative properties of epoxy composites modified with expanded perlite/ W. Kucharczyk, D. W. Dusinski, Zurowski, et. al.// Composite Structures. - 2018. - V. 183. -P. 654-662.

2. Recent advances in epoxy resin, natural fiber-reinforced epoxy composites and their applications/ N. Saba, M. Jawaid, O. Y. Alothman, et. al.// Journal of Reinforced Plastics and Composites. - 2016. - V. 35. - № 6. - P. 447-470.

3. Влияние модификаторов на свойства армированных пластиков/ Д. Н. Савельев, А. Я. Томильчик, С. А. Смотрова, и др.// Успехи в химии и химической технологии. - 2011. - V. 25. - № 3 (119).

4. Перспективы развития исследований полимерных и композиционных материалов в современной химической и легкой промышленности/ О. Е. Гаврилова, Л. Л. Никитина, Ю. А. Коваленко, и др.//Вестник Казанского технологического университета - 2011 - № 6. - С. 127-129.

5. Enhanced thermal conductivity in a nanostructured phase change composite due to low concentration graphene additives/ F. Yavari, H. R. Fard, K. Pashayi, et. al.// The Journal of Physical Chemistry. - 2011. - V. 115. - № 1. - P. 8753-8758.

6. Perspectives of epoxy/graphene oxide composite: Significant features and technical applications/ A. Kausar, I. Rafique, Z. Anwar, et. al.//Polymer-Plastics Technology and Engineering - 2016. - V. 55 - № 7. - P. 704-722.

7. The effect of fiber treatment on the mechanical properties of unidirectional sisal-reinforced epoxy composites/ M. Z. Rong, M. Q. Zhang, Y. Liu, et. al.// Composites Science and technology - 2001. - P. 61. - № 10. - P. 1437-1447.

8. Упрочнение эпоксидных материалов фторированными углеродными нанотрубками/ А. Г. Ткачев, А. П. Харитонов, Г. В. Симбирцева, и др.// Современные проблемы науки и образования - 2014. - № 2. - С. 74-74.

9. Исследование влияния малых добавок различных модификаций полититанатов калия на свойства полиэтилена при введении их через

суперконцентраты/ А. А. Шевелев, А. В. Ермоленко, Е. А. Яковлев, и др.// Современные наукоемкие технологии. - 2016. - № 5. (158) - С. 320-324.

10. Керамические материалы на основе титаната свинца, ослабляющие гамма-излучение/ А. В. Ермоленко, А. А. Шевелев, М. А. Викулова, и др.// Новые огнеупоры. - 2017. - № 12. - С. 53-56.

11. Electrophysical properties of ceramic articles based on potassium polytitanate nanopowder modified by iron compounds/ A. V. Gorokhovskii, V. G. Goffman, N. V. Gorshkov, et. al.// Glass and Ceramics. - 2015. - V. 72. - № 1-2. - P. 54-56.

12. Hanemann T. Polymer-nanoparticle composites: from synthesis to modern applications / T. Hanemann, D. V. Szabo// Materials. - 2010. - V. 3. - № 6. - P. 3468-3517.

13. Lau K. Y. Polymer nanocomposites in high voltage electrical insulation perspective: a review / K. Y. Lau, M. A. M. Piah// Malaysian Polymer Journal. -2011. - V. 6. - № 1. - P. 58-69.

14. Paul D. R. Polymer nanotechnology: nanocomposites / D. R. Paul, L. M. Robeson// Polymer. - 2008. - Т. 49. - №15. - С. 3187-3204.

15. Иванов В. В. Модулярное строение наноструктур: Информационные коды и комбинаторный дизайн/ В. В. Иванов, В. М. Таланов// Наносистемы: физика, химия, математика. - 2010. - Т. 1. - № 1. С. 72-107.

16. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии/ А. И. Гусев. - М.: Физико-математическая лит-ра. - 2005. - 416 с.

17. Guiot P. Polymeric nanoparticles and microspheres/ P. Guiot. - CRC press, 2018. - 217p.

18. Lucky S. S. Nanoparticles in photodynamic therapy / S. S. Lucky, K. P. Soo, Y. Zhang// Chemical Reviews. - 2015. - V. 115. - №4. - P. 1990-2042.

19. Mutiso R. M. Electrical properties of polymer nanocomposites containing rod-like nanofillers / R. M. Mutiso, K. I. Winey // Progress in Polymer Science. -2015. - V. 40. - P. 63-84.

20. Size and synergy effects of nanofiller hybrids including graphene nanoplatelets and carbon nanotubes in mechanical properties of epoxy composites/ S. Chatterjee, F. Nafezarefi, N. H. Tai, et. al// Carbon. - 2012. - V. 50. - №15. -P. 5380-5386.

21. Carbon nanotube/polymer composites as a highly stable hole collection layer in perovskite solar cells/ S. N. Habisreutinger, T. Leijtens, G. E. Eperon, et. al.// Nano letters. - 2014. - V. 14. - №10. - P. 5561-5568.

22. Alian A. R. Multiscale modeling of carbon nanotube epoxy composites/ A. R. Alian, S. I. Kundalwal, S. A. Meguid// Polymer. - 2015. - V. 70. - P. 149-160.

23. Overney G. Structural rigidity and low frequency vibrational modes of long carbon tubules/ G. Overney, W. Zhong, D. Tomanek // Zeitschrift für Physik D Atoms, Molecules and Clusters. - 1993. - V. 27. - №1. - P. 93-96.

24. Individual single-wall carbon nanotubes as quantum wires/ S. J. Tans, M. H. Devoret, H. Dai, et. al.// Nature. - 1997. - V. 386. - №6624. - P. 474.

25. Электропроводящие гибридные полимерные композиционные материалы на основе нековалентно функционализированных углеродных нанотрубок/ С. В. Кондрашов, А. Г. Гуняева, К. А. Шашкеев, и др.// Труды ВИАМ. - 2016. - №2 (38). С. 81-93.

26. Impact of magnetic nanofillers in the swelling and release properties of к-carrageenan hydrogel nanocomposites/ A. L. Daniel-da-Silva, J. Moreira, R. Neto, et. al.// Carbohydrate polymers. - 2012. - V. 87. - №1. - P. 328-335.

27. Nanocomposites based on thermoplastic polymers and functional nanofiller for sensor applications/ S. Coiai, E. Passaglia, A. Pucci, et. al.// Materials. - 2015. - V. 8 - №6. - P. 3377-3427.

28. High-nanofiller-content graphene oxide-polymer nanocomposites via vacuum-assisted self-assembly/ K. W. Putz, O. C. Compton, M. J. Palmeri, et. al.// Advanced Functional Materials. - 2010. - V. 20. - №19. - P. 3322-3329.

29. Nanoarchitecture of MOF-derived nanoporous functional composites for hybrid supercapacitors/ J. Kim, C. Young, J. Lee, et. al.// Journal of Materials Chemistry (A). - 2017. - V. 5. - № 29. - P. 15065-15072.

30. Pfaendner R. Nanocomposites: Industrial opportunity or challenge?/ R. Pfaendner// Polymer Degradation and Stability. - 2010. - V. 95. - № 3. - P. 369373.

31. Пат. 6652967 США B 32 B 5/16; B 05 D 3/00 Nano-dispersed powders and methods for their manufacture/ Yadav T., Pfaffenbach K. заявитель и патентообладтель: Nano Products Corp., US6652967B2; заявл. 5 июня 2003 г. ; опубл. 25 ноября 2003г. Бюл. № 10/004,387.

32. Current issues in research on structure-property relationships in polymer nanocomposites/ J. Jancar, J. F. Douglas, F. W. Starr, et. al.// Polymer. - 2010. -V. 51. - № 15. - P. 3321-3343.

33. Modified nano Fe2O3-epoxy composite with enhanced mechanical properties/ T. Sun, H. Fan, Z. Wang, et.al.// Materials & Design. - 2015. - V. 87. -P. 10-16.

34. Fenouillot F. Uneven distribution of nanoparticles in immiscible fluids: morphology development in polymer blends/ F. Fenouillot, P. Cassagnau, J. P. Majesté// Polymer. - 2009. - V. 50. - № 6. - P. 1333-1350.

35. Nanotechnology and the developing world/ F. Salamanca-Buentello, D. L. Persad, D. K. Martin, et. al.// PLoS Medicine. - 2005. - V. 2. - № 5. - P. 97.

36. Modification of polyester resin binder by carbon nanotubes using ultrasonic dispersion/ V. A. Tarasov, M. A. Komkov, N. A. Stepanishchev, et. al.// Polymer Science (D). - 2015. - V. 8. - № 1. - P. 9-16.

37. Optimization of sonication parameters for homogeneous surfactant-assisted dispersion of multiwalled carbon nanotubes in aqueous solutions/ K. G. Dassios, P. Alafogianni, S. K. Antiohos, et. al.// The Journal of Physical Chemistry P. - 2015. - V. 119. - №13. - P. 7506-7516.

38. Huang Y. Y. Dispersion of carbon nanotubes: mixing, sonication, stabilization, and composite properties/ Y. Y. Huang, E. M. Terentjev// Polymers. - 2012. - V. 4. - № 1 - P. 275-295.

39. Nguyen T. Q. Kinetics of ultrasonic and transient elongational flow degradation: a comparative study/ T. Q. Nguyen, Q. Z. Liang, H. H. Kausch// Polymer. - 1997. - V. 38 - № 15. - P. 3783-3793.

40. Lohse D. Sonoluminescence: Cavitation hots up/ D. Lohse// Nature. -2005. - V. 434. - № 7029. - P. 33.

41. Functionalization of carbon nanotubes with polystyrene/ D. E. Hill, Y. Lin, A. M. Rao, et. al.// Macromolecules. - 2002. - V. 35. - № 25. - P. 9466-9471.

42. Distribution and alignment of carbon nanotubes and nanofibrils in a polymer matrix/ C. A. Cooper, D. Ravich, D. Lips, et. al.// Composites science and technology. - 2002.- V. 62. - № 7-8. - P. 1105-1112.

43. Moniruzzaman M. Polymer nanocomposites containing carbon nanotubes/ M. Moniruzzaman, K. I. Winey// Macromolecules. - 2006. - V. 39. - № 16. - P. 5194-5205.

44. Payne effect in silica-filled styrene-butadiene rubber: Influence of surface treatment/ J. Ramier, C. Gauthier, L. Chazeau, et. al.// Journal of Polymer Science. Part B: Polymer Physics. - 2007. - V. 45. - № 3. - P. 286-298.

45. Superparamagnetic composite colloids with anisotropic structures/ J. Ge, Y. Hu, T. Zhang, et. al.// Journal of the American Chemical Society. - 2007. -

V. 129. - № 29. - P. 8974-8975.

46. Assembly of Modular Asymmetric Organic- Inorganic Polyoxometalate Hybrids into Anisotropic Nanostructures/ M. H. Rosnes, C. Musumeci, C. P. Pradeep, et. al.// Journal of the American Chemical Society. - 2010. - V. 132. -№ 44. - P. 15490-15492.

47. Molecular bandgap engineering of bottom-up synthesized graphene nanoribbon heterojunctions/ Y. C. Chen, T. Cao, C. Chen, et. al.// Nature nanotechnology. - 2015. - V. 10. - № 2. - P. 156.

48. Extrusion-based additive manufacturing of ZrO2 using photoinitiated polymerization/ M. Faes, J. Vleugels, F. Vogeler, et. al.// CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. - 2016. - V. 14. - P. 28-34.

49. Rheology and applications of highly filled polymers: a review of current understanding/ M. M. Rueda, M. C. Auscher, R. Fulchiron, et. al.// Progress in Polymer Science. - 2017. - V. 66. - P. 22-53.

50. Mechanical properties of epoxy nanocomposites reinforced with functionalized silica nanoparticles/ D. M. Constantinescu, D. A. Apostol, C. R. Picu, et. al.// Procedia Structural Integrity. - 2017. - V. 5. - P. 647-652.

51. Mechanical properties of epoxy composites with high contents of nanodiamond/ I. Neitzel, V. Mochalin, I. Knoke, et. al.// Composites science and technology. - 2011. - V. 71. - № 5. - P. 710-716.

52. Van Workum K. Symmetry, equivalence, and molecular self-assembly/ K. Van Workum, J. F. Douglas// Physical Review (E). - 2006. - V. 73. - № 3. - P. 031502.

53. Experimental study of the magnetic field enhanced Payne effect in magnetorheological elastomers/ V. V. Sorokin, E. Ecker, G. V. Stepanov, et. al.// Soft Matter. - 2014. - V. 10. - № 43. - P. 8765-8776.

54. Mandal S. K. Effect of particle shape distribution on the surface plasmon resonance of Ag-SiO2 nanocomposite thin films/ S. K. Mandal, R. K. Roy, A. K. Pal// Journal of Physics (D): Applied Physics. - 2003. - V. 36. - № 3. - P. 261.

55. Chen P. Fabrication and optimization of ITO-Ag co-sputtered nanocomposite films as plasmonic materials in the near-infrared region/ P. Chen, H. Ye// Photonic and Phononic Properties of Engineered Nanostructures VII -International Society for Optics and Photonics. - 2017. - V. 10112. - P. 101 - 121.

56. Matsen M. W. Particle distributions in a block copolymer nanocomposite/ M. W. Matsen, R. B. Thompson// Macromolecules. - 2008. - V. 41. - № 5. -

P. 1853-1860.

57. Corbierre M. K. Polymer-stabilized gold nanoparticles with high grafting densities/ M. K. Corbierre, N. S. Cameron, R. B. Lennox// Langmuir. - 2004. -

V. 20. - № 7. - P. 2867-2873.

58. Smith G. D. Dispersing nanoparticles in a polymer matrix: are long, dense polymer tethers really necessary?/ G. D. Smith, D. Bedrov// Langmuir. - 2009. -V. 25. - № 19. - P. 11239-11243.

59. Chemistry of carbon nanotubes/ D. Tasis, N. Tagmatarchis, A. Bianco, et. al.// Chemical reviews. - 2006. - V. 106. - № 3. - P. 1105-1136.

60. Some aspects of functionalization and modification of carbon nanomaterials/ T. P. Dyachkova, A. V. Melezhyk, S. Y. Gorsky, et. al.// Наносистемы: физика, химия, математика. - 2013. - V. 4. - № 5. - P. 605-621.

61. Surface functionalized alumina nanoparticle filled polymeric nanocomposites with enhanced mechanical properties/ Z. Guo, T. Pereira, O. Choi, et. al.// Journal of Materials Chemistry. - 2006. - V. 16. - № 27. - P. 2800-2808.

62. Nampoothiri P. K. Elucidating the stabilizing effect of oleic acid coated

Л I

LaF3: Nd nanoparticle surface in the thermal degradation of PMMA nanocomposites/ P. K. Nampoothiri, M. N. Gandhi, A. R. Kulkarni// Materials Chemistry and Physics. - 2017. - V. 190. - P. 45-52.

63. Covalently functionalized nanotubes as nanometre-sized probes in chemistry and biology/ S. S. Wong, E. Joselevich, A. T. Woolley, et. al.// Nature. -1998. - V. 394. - №6688 - P. 52.

64. Polymeric carbon nanocomposites from carbon nanotubes functionalized with matrix polymer/ Y. Lin, B. Zhou, K. A. Shiral Fernando, et. al.// Macromolecules. - 2003. - V. 36. - № 19. - P. 7199-7204.

65. Chemical bonding of multiwalled carbon nanotubes to polydimethylsiloxanes and modification of the photoinitiator system for microstereolithography processing/ N. Zhang, J. Xie, M. Guers, et. al.// Smart materials and structures. - 2003. - V. 13. - № 1. - P. N1.

66. Synthesis and characterization of water soluble single-walled carbon nanotube graft copolymers/ B. Zhao, H. Hu, A. Yu, et. al.// Journal of the American Chemical Society. - 2005. - V. 127. - № 22. - P. 8197-8203.

67. Surface modification of inorganic nanoparticles for development of organic-inorganic nanocomposites - A review/ S. Kango, S. Kalia, A. Celli, et. al.// Progress in Polymer Science. - 2013. - V. 38. - № 8. - P. 1232-1261.

68. Nanoscale particles for polymer degradation and stabilization—trends and future perspectives/ A. P. Kumar, D. Depan, N. S. Tomer, et. al.// Progress in polymer science. - 2009. - V. 34. - № 6. - P. 479-515.

69. Polymer grafted inorganic nanoparticles, preparation, properties, and applications: a review/ R. Francis, N. Joy, E. P. Aparna, et. al.// Polymer Reviews.

- 2014. - V. 54. - № 2. - P. 268-347.

70. Single-step in situ synthesis of polymer-grafted single-wall nanotube composites/ G. Viswanathan, N. Chakrapani, H. Yang, et. al.// Journal of the American Chemical Society. - 2003. - V. 125. - № 31. - P. 9258-9259.

71. Baskaran D. Polymer-grafted multiwalled carbon nanotubes through surface-initiated polymerization/ D. Baskaran, J. W. Mays, M. S. Bratcher// Angewandte Chemie International Edition. - 2004. - V. 43. - № 16. - P. 21382142.

72. Nanoparticle-embedded polymer: in situ synthesis, free-standing films with highly monodisperse silver nanoparticles and optical limiting/ S. Porel, S. Singh, S. S. Harsha, et. al.// Chemistry of Materials. - 2005. - V. 17. - № 1. - P. 9-12.

73. Zhang H. Excellent electrically conductive PE/rGO nanocomposites: In situ polymerization using rGO-Supported MAO cocatalysts/ H. Zhang, J. H. Park, K. B. Yoon// Composites Science and Technology. - 2018. - V. 154. - P. 85-91.

74. In-situ pressing synthesis of densely compacted carbon nanotubes reinforced nanocomposites with outstanding mechanical performance/ Y. G. Yu, J. Zhong, J. Liu, et. al.// Composites Science and Technology. - 2017. - V. 146. - P. 131-138.

75. Multiwalled carbon nanotubes with chemically grafted polyetherimides/ J. J. Ge, D. Zhang, Q. Li, et. al.// Journal of the American Chemical Society. - 2005.

- V. 127. - №28. - P. 9984-9985.

76. Effect of organoclay structure on nylon 6 nanocomposite morphology and properties/ T. D. Fornes, P. J. Yoon, D. L Hunter, et. al.// Polymer. - 2002. - V. 43. - № 22. - P. 5915-5933.

77. Zhang D. Perspective of laser-prototyping nanoparticle-polymer composites/ D. Zhang, B. Gokce// Applied Surface Science. - 2017. - V. 392. - P. 9911003.

78. Полимер-силикатные нанокомпозиты: физико-химические аспекты синтеза полимеризацией in situ/ С. Н. Чвалун, Л. А. Новокшонова, А. П. Коробко, и др.// Российский химический журнал. - 2008. - V. 52. - №5. - P. 52-58.

79. Thermally conductive graphene-polymer composites: size, percolation, and synergy effects/ M. Shtein, R. Nadiv, M. Buzaglo, et. al// Chemistry of Materials. - 2015. - V. 27. - № 6. - P. 2100-2106.

80. Исследование влияния функцианализированных многостенных углеродных нанотрубок на электропроводность и механические характеристики эпоксидных композитов/ Е. А. Яковлев, Н. А. Яковлев, И. А. Ильиных, и др.// Вестник Томского государственного университета. Химия. -2016. - №3 (5). - С. 15-23.

81. Che J. Thermal conductivity of carbon nanotubes / J. Che, T. Cagin, W. A. Goddard III// Nanotechnology. - 2000. - V. 11. - № 2. - P. 65.

82. Khodadadi J. M. Thermal conductivity enhancement of nanostructure-based colloidal suspensions utilized as phase change materials for thermal energy storage: a review/ J. M. Khodadadi, L. Fan, H. Babaei// Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2013. - V. 24. - P. 418-444.

83. Renteria J. D. Graphene thermal properties: applications in thermal management and energy storage/ J. D. Renteria, D. L. Nika, A. A. Balandin// Applied Sciences. - 2014. - V. 4. - № 4. - P. 525-547.

84. Пат. 4187210 США, CO 8 K 9/00; C 08 F 10/02; Homogeneous, highly-filled, polyolefin composites / Howard Jr E. G.; заявитель и патентообладатель: E I du Pont de Nemours and Co., US4187210A; заявл. 25 июня 2076 г. ; опубл.

2 мая 1980 г. Бюл. №260/42.46.

85. Highly thermally conductive flame-retardant epoxy nanocomposites with reduced ignitability and excellent electrical conductivities/ J. Gu, C. Liang, X. Zhao, et. al.// Composites Science and Technology. - 2017. - V. 139. - P. 83-89.

86. Thermal conductivity of graphene laminate/ H. Malekpour, K. H. Chang, J. C. Chen, et. al.// Nano letters. - 2014. - V. 14. - № 9. - P. 5155-5161.

87. Kim S. Y. Thermal conductivity of graphene nanoplatelets filled composites fabricated by solvent-free processing for the excellent filler dispersion and a theoretical approach for the composites containing the geometrized fillers/ S. Y. Kim, Y. J. Noh, J. Yu// Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2015. - V. 69. - P. 219-225.

88. Synergistic improvement of thermal conductivity of thermoplastic composites with mixed boron nitride and multi-walled carbon nanotube fillers/ S. Y. Pak, H. M. Kim, S. Y. Kim, et. al.// Carbon. - 2012. - V. 50. - № 13. -

P. 4830-4838.

89. Thermal conductivity of polymer composites with the geometrical characteristics of graphene nanoplatelets/ H. S. Kim, H. S. Bae, J. Yu, et. al.// Scientific reports. - 2016. - V. 6. - P. 26825.

90. Eshelby J. D. The determination of the elastic field of an ellipsoidal inclusion, and related problems/ J. D. Eshelby// ProP. R. SoP. Lond. A. - 1957. -V. 241. - № 1226. - P. 376-396.

91. A review on carbon nanotubes and graphene as fillers in reinforced polymer nanocomposites/ G. Mittal, V.Dhand, K. Y. Rhee, et. al.// Journal of Industrial and Engineering Chemistry. - 2015. - V. 21. - P. 11-25.

92. Thermophysical properties of polymer microand nanocomposites based on polycarbonate/ A. A. Dolinskiy, N. M. Fialko, R. V. Dinzhos, et. al.// Industrial heat engineering. - 2015. - V. 37. - № 2. - P. 12-19.

93. Ma P. P. Effect of CNT decoration with silver nanoparticles on electrical conductivity of CNT-polymer composites/ P. P. Ma, B. Z. Tang, J. K. Kim// Carbon. - 2008. - V. 46. - № 11. - P. 1497-1505.

94. Yim M. J. Recent advances on anisotropic conductive adhesives (ACAs) for flat panel displays and semiconductor packaging applications/ M. J. Yim, K. W. Paik// International journal of adhesion and adhesivesro - 2006. - V. 26. - № 5. - P. 304-313.

95. Structure and performance of porous graphitic carbon in liquid chromatography/ J. H. Knox, B. Kaur, G. R. J. Millward// Journal of Chromatography (A). - 1986. - V. 352. - P. 3-25.

96. Lee J. Recent progress in the synthesis of porous carbon materials/ J. Lee, J. Kim, T. Hyeon// Advanced Materials. - 2006. - V. 18. - № 16. - P. 2073-2094.

97. Tough graphene-polymer microcellular foams for electromagnetic interference shielding/ H. B. Zhang, Q. Yan, W. G. Zheng, et. al.// ACS applied materials & interfaces. - 2011. - V. 3. - № 3. - P. 918-924.

98. Helmholtz H. Ueber einige Gesetze der Vertheilung elektrischer Ströme in körperlichen Leitern mit Anwendung auf die thierisch-elektrischen Versuche/ H. Helmholtz// Annalen der Physik. - 1853. - T. 165. - № 6. - C. 211-233.

99. Gouy M. Sur la constitution de la charge électrique à la surface d'un electrolyte/ M. Gouy// J. Phys. Theor. Appl. - 1910. - V. 9. - № 1. - P. 457-468.

100. Chapman D. L. LI. A contribution to the theory of electrocapillarity/ D. L. Chapman// The London, Edinburgh, and Dublin philosophical magazine and journal of science. - 1913. - V. 25. - № 148. - P. 475-481.

101. Zhang L. L. Carbon-based materials as supercapacitor electrodes/ L. L. Zhang, X. S. Zhao// Chemical Society Reviews. - 2009. - V. 38. - № 9. - P. 25202531.

102. Huang J. A universal model for nanoporous carbon supercapacitors applicable to diverse pore regimes, carbon materials, and electrolytes/ J. Huang, B. G. Sumpter, V. Meunier // Chemistry-A European Journal - 2008 - V. 14 - №22 -P. 6614-6626.

103. Growth of manganese oxide nanoflowers on vertically-aligned carbon nanotube arrays for high-rate electrochemical capacitive energy storage/ H. Zhang, , G. Cao, Z. Wang, et. al.// Nano letters. - 2008. - V. 8. - № 9. - P. 2664-2668.

104. Tube-covering-tube nanostructured polyaniline/carbon nanotube array composite electrode with high capacitance and superior rate performance as well as good cycling stability/ H. Zhang, G., Cao, Z. Wang, et. al.// Electrochemistry Communications. - 2008. - V. 10. - № 7. - P. 1056-1059.

105. Very high breakdown voltage and large transconductance realized on GaN heterojunction field effect transistors/ Y. F. Wu, B. P. Keller, S. Keller, et. al.// Applied physics letters. - 1996. - V. 69. - № 10. - P. 1438-1440.

106. Effect of MWCNT content on rheological and dynamic mechanical properties of multiwalled carbon nanotube/polypropylene composites/ C. C. Teng, C. C. M. Ma, Y. W. Huang, et. al.// Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2008. - V. 39. - № 12. - P. 1869-1875.

107. Study of dielectric properties of styrene-acrylonitrile graphite sheets composites in low and high frequency region/ V. Panwar, B. Kang, J. O. Park, et. al.// European Polymer Journal. - 2009. - V. 45. - № 6. - P. 1777-1784.

108. Thermal and electrical properties of carbon nanotubes based polysulfone nanocomposites/ L. Nayak, M. Rahaman, D. Khastgir, et. al.// Polymer bulletin. -2011. - V. 67. - № 6. - P. 1029.

109. Simon G. P. Dielectric relaxation spectroscopy of thermoplastic polymers and blends/ G. P. Simon// Materials forum. - 1994. - V. 18. - P. 235-264.

110. Bar-Cohen Y. Electroactive polymer (EAP) actuators as artificial muscles: reality, potential, and challenges/ Y. Bar-Cohen //SPIE press. - 2004. - V. 136. 816 p.

111. Jager E. W. H. Microfabricating conjugated polymer actuators/ E. W. H. Jager, E. Smela, O. Inganäs// Science. - 2000. - V. 290. - № 5496. - P. 15401545.

112. Oguro K. Bending of an ion-conducting polymer film-electrode composite by an electric stimulus at low voltage/ K. Oguro// J. Micromachine Society. -1992. - V. 5. - P.27-30.

113. Ionic polymer-metal composites (IPMCs) as biomimetic sensors, actuators and artificial muscles-a review/ M. Shahinpoor, Y. Bar-Cohen, J. O. Simpson// Smart materials and structures. - 1998. - V. 7. - № 6. - P. R15.

114. Morphology of electrodes and bending response of the polymer electrolyte actuator/ K. Onishi, S. Sewa, K. Asaka, et. al.// Electrochimica Acta. - 2001. - V. 46. - № 5. - P. 737-743.

115. Bennett M. D. Ionic liquids as stable solvents for ionic polymer transducers / M. D. Bennett, D. J. Leo// Sensors and Actuators A: Physical. - 2004. - V 115. -№ 1. - P. 79-90.

116. Akle B. J. Single-walled carbon nanotubes - Ionic polymer electroactive hybrid transducers / B. J. Akle, D. J. Leo// Journal of Intelligent Material Systems and Structures. - 2008. - V. 19. - № 8. - P. 905-915.

117. Nemat-Nasser S. Comparative experimental study of ionic polymer-metal composites with different backbone ionomers and in various cation forms/ S. Nemat-Nasser, Y. Wu// Journal of Applied Physics. - 2003. - V. 93. - № 9. -

P. 5255-5267.

118. Correlation of capacitance and actuation in ionomeric polymer transducers/ B. J. Akle, D. J. Leo, M. A. Hickner, et. al.// Journal of Materials Science. - 2005.

- V. 40. - № 14. - P. 3715-3724.

119. Influence of the conductor network composites on the electromechanical performance of ionic polymer conductor network composite actuators/ S. Liu, R. Montazami, Y. Liu, et. al.// Sensors and Actuators A: Physical. - 2010. - V. 157. -№ 2. - P. 267-275.

120. A compact electroactive polymer actuator suitable for refreshable Braille display/ K. Ren, S. Liu, M. Lin, et. al.// Sensors and Actuators A: Physical. - 2008.

- V. 143. - № 2. - P. 335-342.

121. Akle B. J. High-strain ionomeric-ionic liquid electroactive actuators/ B. J. Akle, M. D. Bennett, D. J. Leo// Sensors and Actuators A: Physical. - 2006. -

V. 126. - № 1. - P. 173-181.

122. Energy Storage Technologies for Small Satellite Applications/ K. B. Chin, E. J. Brandon, R. V. Bugga, et. al.// Proceedings of the IEEE. - 2018. - Т. 106. -№ 3. - С. 419-428.

123. Macdonald J. R. Theory of ac space-charge polarization effects in photoconductors, semiconductors, and electrolytes/ J. R. Macdonald// Physical Review. - 1953. - V. 92. - № 1. - P. 4.

124. Coelho R. On the static permittivity of dipolar and conductive media—an educational approach/ R. Coelho// Journal of Non-Crystalline Solids. - 1991. -

V. 131. - P. 1136-1139.

125. Modeling electrode polarization in dielectric spectroscopy: Ion mobility and mobile ion concentration of single-ion polymer electrolytes/ R. J. Klein, S. Zhang, S. Dou, et. al.// The Journal of chemical physics. - 2006. - V. 124. - № 14. - P. 144903.

126. Влияние структурных и электрофизических параметров пирофазы на пироэлектрические свойства композита полимерпироэлектрическая керамика/ М. К. Керимов, Э. А. Керимов, С. Н. Мусаева, и др.// Физика твердого тела. - 2007. - V. 49. - № 5. - P. 877-880.

127. Созыкин P. А. Зависимость электрического сопротивления углеродной нанотрубки с металлическим типом проводимости от механического нагружения и интеркалирования серой/ P. А. Созыкин, В. П. Бескачко// Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физик. - 2011. - № 32 (249). - С. 115-119.

128. Interaction and concerted diffusion of lithium in a (5, 5) carbon nanotube/ M. Khantha, N. A. Cordero, J. A. Alonso, et. al.// Physical review (B). - 2008. -V. 78. - № 11. - P. 115-430.

129. Созыкин P. А. Взаимодействие углеродных нанотрубок (7, 7) и (8, 8) с внедренными атомами/ P. А. Созыкин, В. П. Бескачко// Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. - 2010. - № 9 (185). - С. 87-91.

130. Shelby R. A. Experimental verification of a negative index of refraction / R. A. Shelby, D. R. Smith, S. Schultz// Science. - 2001. - V. 292. - № 5514. -

P. 77-79.

131. Marqués R. Role of bianisotropy in negative permeability and left-handed metamaterials / R. Marqués, F. Medina, R. Rafii-El-Idrissi// Physical Review (B).

- 2002. - V. 65. - № 14. - P. 144-440.

132. Highly active nitrogen-doped few-layer graphene/carbon nanotube composite electrocatalyst for oxygen reduction reaction in alkaline media/ S. Ratso, I. Kruusenberg, M. Vikkisk, et. al.// Carbon. - 2014. - V. 73. - P. 361-370.

133. Correlation between dielectric and chemorheological properties during cure of epoxy-based composites/ A. Maffezzoli, A.Trivisano, M. Opalicki, et. al.// Journal of materials science. - 1994. - V. 29. - № 3. - P. 800-808.

134. Senturia S. D. Dielectric analysis of thermoset cure/ S. D. Senturia, N. F. Sheppard// Epoxy resins and composites IV. Springer - Berlin (Heidelberg), 1986

- P. 1-47.

135. Sohi N. J. S. Dielectric property and electromagnetic interference shielding effectiveness of ethylene vinyl acetate-based conductive composites: Effect of different type of carbon fillers/ N. J. S. Sohi, M. Rahaman, D. Khastgir// Polymer Composites. - 2011. - T. 32. - № 7. - P. 1148-1154.

136. Singha S. Dielectric properties of epoxy nanocomposites/ S. Singha, M. J. Thomas// IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation - 2008 - V. 15 - №1. - P. 12-23.

137. Dielectric and microstructure properties of polymer carbon black composites/ C. Brosseau, F. Boulic, P. Queffelec, et. al.// Journal of Applied Physics. - 1997 - V. 81. - № 2. - P. 882-891.

138. Berezney J. P. Electrostatic effects on the conformation and elasticity of hyaluronic acid, a moderately flexible polyelectrolyte/ J. P. Berezney, O. A. Saleh// Macromolecules. - 2017. - V. 50. - № 3. - P. 1085-1089.

139. Hong W. Formation of creases on the surfaces of elastomers and gels / W. Hong, X. Zhao, Z. Suo// Applied Physics Letters. - 2009. - V. 95. - № 11. -P. 111901.

140. Kim H. Graphene/polyurethane nanocomposites for improved gas barrier and electrical conductivity/ H. Kim, Y. Miura, P. W. Macosko// Chemistry of Materials. - 2010. - V. 22. - № 11. - P. 3441-3450.

141. Kim H. Morphology and properties of polyester/exfoliated graphite nanocomposites/ H. Kim, P. W. Macosko// Macromolecules. - 200.8 - V. 41. -№9. - P. 3317-3327.

142. Real-time study of graphene's phase transition in polymer matrices/ Q. Li, , Z. Li, M. Chen, et. al.// Nano letters. - 2009. - V. 9. - № 5. - P. 2129-2132.

143. Schadler L. S. Polymer nanocomposites: a small part of the story/ L. S. Schadler, L. P. Brinson, W. G. Sawyer// Jom. - 2007. - V. 59. - № 3. - P. 53-60.

144. Cyras V. P. Crystallization Behavior of Polymer Nanocomposites/ V. P. Cyras, D. A. D'Amico, L. B. Manfredi// Crystallization in Multiphase Polymer Systems. - 2018. - P. 269-311.

145. Zhang Y. et al. A critical review of nanodiamond based nanocomposites: Synthesis, properties and applications/ Y. Zhang, K. Y. Rhee, D. Huim, et. al.// Composites Part B: Engineering. - 2018. - V. 143. - P. 19-27.

146. Isothermal crystallization of poly (l-lactide) induced by graphene nanosheets and carbon nanotubes: a comparative study/ J. Z. Xu, T. Chen, C. L. Yang, et. al.// Macromolecules. - 2010. - V. 43. - № 11. - P. 5000-5008.

147. Linear and nonlinear rheology combined with dielectric spectroscopy of hybrid polymer nanocomposites for semiconductive applications/ R. Kadar, M. Abbasi, R. Figuli, et. al.// Nanomaterials. - 2017. - V. 7. - № 2. - P. 23.

148. Quantifying dispersion of layered nanocomposites via melt rheology/ J. Vermant, S. Ceccia, M. K. Dolgovskij, et. al.// Journal of Rheology. - 2007. - V. 51. - № 3. - P. 429-450.

149. High dielectric constant in ACu3Ti4Oi2 and ACu3Ti3FeOi2 phases/ M. A. Subramanian, D. Li, N. Duan, et. al.// Journal of Solid State Chemistry. - 2000. -V. 151. - № 2. - P. 323-325.

150. Charge transfer in the high dielectric constant materials CaCu3Ti4O12 and CdCu3Ti4Oi2/ C. C. Homes, T. Vogt, S. M. Shapiro, et. al.// Physical Review B. -2003. - V. 67. - № 9. - P. 092106.

151. Cohen M. H. et al. Extrinsic models for the dielectric response of CaCu3Ti4O12/ M. H. Cohen, J. B. Neaton, L. He, et. al.// Journal of Applied physics. - 2003. - V. 94. - № 5. - P. 3299-3306.

152. Raevski I. P. et al. High dielectric permittivity in AFe1/2B1/2O3 nonferroelectric perovskite ceramics (A=Ba, Sr, Ca; B=Nb, Ta, Sb)/ I. P. Raevski, S. A. Prosandeev, S. A. Bogatin, et. al.// Journal of applied physics. - 2003. - V. 93. - № 7. - P. 4130-4136.

153. High permittivity Li and Al doped NiO ceramics/ Y. Lin, J. Wang, L. Jiang, et. al.// Applied physics letters. - 2004. - V. 85. - № 23. - P. 5664-5666.

154. First-principles study of the structure and lattice dielectric response of CaCu3Ti4O12/ L. He, J. B. Neaton, M. H. Cohen, et. al.// Physical Review B. -2002. - V. 65. - № 21. - P. 214112.

155. Lattice dielectric response of CdCu3Ti4O12 and CaCu3Ti4O12 from first principles/ L. He, J. B. Neaton, D. Vanderbilt, et. al.// Physical Review B. - 2003. - V. 67. - № 1. - P. 012103.

156. Incipient ferroelectricity and microwave dielectric resonance properties of CaCu2.85Mn0.15Ti4O12 ceramics/ M. Li, A. Feteira, D. C. Sinclair, et. al.// Applied physics letters. - 2007. - V. 91. - № 13. - P. 132911.

157. Adams T. B. Giant barrier layer capacitance effects in CaCu3Ti4O12 ceramics/ T. B. Adams, D. C. Sinclair, A. R. West// Advanced Materials. - 2002. -V. 14. - № 18. - P. 1321-1323.

158. Петров С.А. Физико-химические свойства и кристаллохимия сложных оксидов группы голландита - рамсделлита: дис. канд. хим. наук: 05.17.11 / Сергей Алексеевич Петров. - СПб., 1994. - 171 с.

159. Frequency-independent ionic conductivity of hollandite type compounds/ Sh. Yoshikado, T. Ohachi, I. Taniguchi, et. al.// Solid State Ionics. - 1983. - V. 910. - P. 1305-1310.

160. New hollandite oxides: TiO2 (H) and K006 TiO2/ M. Latroche, L. Brohan, R. Marchand, et. al.// Journal of Solid State Chemistry. - 1989. - V. 81. - № 1. -P. 78-82.

161. Roth R.S. Crystal chemistry of lithium in octahedrally coordinated structures III. A new structure-type in the system K2O:Li2O:TiO2 (KxLixTi4-X2O8)/ R.S. Roth, H.S. Parker, W.S. Brower// Mater. Res. Bull. - 1973.

- V. 8. - № 3. - P. 327-332.

162. Solid state studies on K2Ti6-xNbxFe2O16 (x = 0 and 1) and lithium insertion into K2Ti6M2O16 (M = Cr, Fe and Ga) and K2Ti5NbFe2O16 hollandite type phases/ K.N. Marimuthu, L.E. Smart, J. Berry, et. al.// Mater. Chem. Phys. - 2003.

- V. 82. - P. 672-678.

163. Synthesis, crystal structure, and electrochemical properties of hollandite-type K0008TiO2/ M. Sakao, N. Kijima, J. Akimoto, et. al.// Solid State Ionics. -2012. - V. 225. - P. 502-505.

164. Dershowitz W. S. Characterizing rock joint geometry with joint system models/ W. S. Dershowitz, H. H. Einstein// Rock mechanics and rock engineering.

- 1988. - V. 21. - №. 1. - P. 21-51.

165. Krishnamoorti R. Rheology of end-tethered polymer layered silicate nanocomposites/ R. Krishnamoorti, E. P. Giannelis// Macromolecules. - 1997. -V. 30. - № 14. - P. 4097-4102.

166. Balogun Y. A. Enhanced percolative properties from partial solubility dispersion of filler phase in conducting polymer composites (CPCs)/ Y. A. Balogun, R. P. Buchanan// Composites Science and Technology. - 2010. - V. 70.

- №6. - P. 892-900.

167. Roldughin V. I. Percolation properties of metal-filled polymer films, structure and mechanisms of conductivity/ V. I. Roldughin, V. V. Vysotskii// Progress in organic coatings. - 2000. - V. 39. - № 2 (4). - P. 81-100.

168. Ultra-low electrical percolation threshold in carbon-nanotube-epoxy composites/ J. Sandler, J. E. Kirk, I. A. Kinloch, et. al.// Polymer. - 2003. - V. 44.

- № 19. - P. 5893-5899.

169. Very Low Conductivity Threshold in Bulk Isotropic Single-Walled Carbon Nanotube-Epoxy Composites/ M. B. Bryning, M. F. Islam, J. M. Kikkawa, et. al.// Advanced materials. - 2005. - V. 17. - № 9. - P. 1186-1191.

170. Kim Y. S. Influence of polymer modulus on the percolation threshold of latex-based composites/ Y. S. Kim, J. B. Wright, J. P. Grunlan// Polymer. - 2008.

- V. 49. - № 2. - P. 570-578.

171. Калинин Ю. Е. Новые магнитные материалы микроэлектроники/ Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников// Сборник трудов XIX международной школы семинара. - 2004. - Т. 28. - С. 354-356.

172. Золотухин И. В. Нанокомпозитные структуры на пути в наноэлектронику/ И. В. Золотухин, Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников// Природа. - 2006. - № 1. - С. 11-19.

173. Excellent dielectric properties of poly (vinylidene fluoride) composites based on partially reduced graphene oxide/ X. L. Xu, C. J. Yang, J. H. Yang, et. al.// Composites Part B: Engineering. - 2017. - V. 109. - P. 91-100.

174. A strategy to achieve enhanced electromagnetic interference shielding at low concentration with a new generation of conductive carbon black in a chlorinated polyethylene elastomeric matrix/ S. Mondal, S. Ganguly, M. Rahaman, et. al.// Physical Chemistry Chemical Physics. - 2016. - V. 18. - № 35. - P. 24591-24599.

175. Solution of the tunneling-percolation problem in the nanocomposite regime/ G. Ambrosetti, C. Grimaldi, I. Balberg, et. al.// Physical Review (B). -2010. - V. 81. - № 15. - P. 155-434.

176. Low electrical percolation thresholds and nonlinear effects in graphene-reinforced nanocomposites: a numerical analysis/ X. Lu, J. Yvonnet, F. Detrez, et. al.// Journal of Composite Materials. - 2018. - V. 52. - № 20. - С. 2767-2775.

177. Multiscale modeling of nonlinear electric conductivity in graphene-reinforced nanocomposites taking into account tunnelling effect/ X. Lu, J. Yvonnet, F. Detrez, et. al.// Journal of Computational Physics - 2017 - V. 337 - P. 116-131.

178. Toulemonde P. Numerical modelling of the effective conductivities of composites with arbitrarily shaped inclusions and highly conducting interface/ P. Toulemonde, J. Yvonnet, Q. P. He// Composites Science and Technology. - 2008.

- V. 68. - № 13. - P. 2818-2825.

179. Hashemi R. A theoretical treatment of graphene nanocomposites with percolation threshold, tunneling-assisted conductivity and microcapacitor effect in AC and DC electrical settings/ R. Hashemi, G. J. Weng// Carbon. - 2016. - V. 96.

- p. 474-490.

180. Arbatti M. Ceramic-polymer composites with high dielectric constant/ M. Arbatti, X. Shan, Z. Y. Cheng// Advanced Materials. - 2007. - V. 19. - № 10. - P. 1369-1372.

181. Electronic packaging for high reliability, low cost electronics/ R. Tummala, M. Kosec, W. K. Jones, et. al.//Springer Science & Business Media. - 1999. - V. 57. -1157p.

182. Complete relaxation map of polyethylene: filler-induced chemical modifications as dielectric probes/ P. Frubing, D. Blischke, R. Gerhard-Multhaupt, et. al.// Journal of Physics D: Applied Physics. - 2001. - V. 34. - № 20. - P. 3051.

183. Synthesis and characterization of octahedral molecular sieves (OMS-2) having the hollandite structure/ R. N. DeGuzman, Y. F. Shen, E. J. Neth, et. al.// Chemistry of Materials. - 1994. - V. 6. - № 6. - P. 815-821.

184. Epoxy-based nanocomposites for electrical energy storage. II: Nanocomposites with nanofillers of reactive montmorillonite covalently-bonded with barium titanate/ G. Polizos, V. Tomer, E. Manias, et. al.// Journal of Applied Physics. - 2010. - V. 108. - № 7. - P. 074117.

185. Polyethylene nanocomposite dielectrics: implications of nanofiller orientation on high field properties and energy storage/ V. Tomer, G. Polizos, C.

A. Randall, et. al.// Journal of Applied Physics. - 2011. - V. 109. - № 7. - P. 074113.

186. Hollandites as a new class of multiferroics/ S. Liu, A. R. Akbashev, X. Yang, et. al.// Scientific reports. - 2014. - V. 4. - P. 6203.

187. Fukuzawa M. Spin-charge-orbital ordering in Hollandite-type manganites studied by model Hartree-Fock calculation/ M. Fukuzawa, D. Ootsuki, T. Mizokawa// Journal of the Physical Society of Japan. - 2013. - V. 82. - № 7. - P. 074-708.

188. Electric polarization reversal and memory in a multiferroic material induced by magnetic fields/ N. Hur, S. Park, P. A. Sharma, et. al.// Nature. - 2004. - V. 429. - № 6990. - P. 392.

189. Magnetic effects at the interface between non-magnetic oxides/ A. Brinkman, M. Huijben, M. Van Zalk, et. al.// Nature materials. - 2007. - V. 6. -№ 7. - P. 493.

190. Ferroelectricity from iron valence ordering in the charge-frustrated system LuFe2O4/ N. Ikeda, H. Ohsumi, K. Ohwada, et. al.// Nature. - 2005. - V. 436. - № 7054. - P. 1136.

191. Modified amorphous layered titanates as precursor materials to produce heterostructured nanopowders and ceramic nanocomposites/ A. V. Gorokhovsky, E. V. Tretyachenko, J. I. Escalante-Garcia, et. al.// Journal of Alloys and Compounds. - 2014. - V. 586. - P. S494-S497.

192. Van Puyvelde P. Rheology and morphology of compatibilized polymer blends/ P. Van Puyvelde, S. Velankar, P. Moldenaers// Current opinion in colloid & interface science. - 2001. - V. 6. - № 5 (6). - P. 457-463.

193. Reinforcement of polymer interfaces with random copolymers/ C. A. Dai,

B. J. Dair, K. H. Dai, et. al.// Physical review letters. - 1994. - V. 73. - № 18. - P. 2472.

194. Compatibilization of all-conjugated polymer blends for organic photovoltaics/ F. Lombeck, A. Sepe, R. Thomann, et. al.// ACS nano. - 2016. - V. 10. - № 8. - P. 8087-8096.

195. Fink J. K. Epoxy Resins, Reactive Polymers: Fundamentals and Applications (II)/ J. K. Fink// In Plastics Design Library, William Andrew Publishing. - 2013. - V.3. - P. 95-153.

196. The effect of block copolymer architecture on the coalescence and interfacial elasticity in compatibilized polymer blends/ E. Van Hemelrijck, P. Van Puyvelde, C. W. Macosko, et. al.// Journal of rheology. - 2005. - V. 49. - № 3. -P. 783-798.

197. Huang P. Role of block copolymer on the coarsening of morphology in polymer blend: Effect of micelles/ P. Huang, W. Yu// AIChE Journal. - 2015. - V. 61. - № 1. - P. 285-295.

198. Phase Behavior of Diblock Copolymer-Homopolymer Ternary Blends: Congruent First-Order Lamellar-Disorder Transition/ R. J. Hickey, T. M. Gillard, M. T. Irwin, et. al.// Macromolecules. - 2016. - V. 49. - №20. - P. 7928-7944.

199. Enhancing the conductivity of carbon nanotube filled blends by tuning their phase separated morphology with a copolymer/ A. Bharati, R. Cardinaels, J. W. Seo, et. al.// Polymer. - 2015. - V. 79. - P. 271-282.

200. Designing compatibilizers to reduce interfacial tension in polymer blends/ Y. Lyatskaya, D.Gersappe, N. A. Gross, et. al.// The Journal of Physical Chemistry. - 1996. - V. 100. - № 5. - P. 1449-1458.

201. Molecular weight dependence of interdiffusion and adhesion of polymers at short contact times/ R. Gurney, A. Henry, R. Schach, et. al.// Langmuir. - 2017. -V. 33. - № 7. - P. 1670-1678.

202. Zolali A. M. Toughening of Cocontinuous Polylatide/Polyethylene Blends via an Interfacially Percolated Intermediate Phase/ A. M. Zolali, B. D. Favis// Macromolecules. - 2018. - V.51. - № 10. - P. 3572-3581.

203. Hopfenberg H. B. Transport phenomena in polymer blends/ H. B. Hopfenberg, D. R. Paul// Polymer Blends.- 1978. - V.1. - P. 445-489.

204. Miscibility, structure and properties of PP/PIB blends/ P. Szabo, E. Epacher, E. Földes, et. al.// Materials Science and Engineering: A. - 2004. - V. 383. - № 2. - P. 307-315.

205. Kun D. Polymer/lignin blends: interactions, properties, applications/ D. Kun, B. Pukanszky// European Polymer Journal. - 2017. - V. 93. - P. 618-641.

206. Electrical and morphological properties of PP and PET conductive polymer fibers/ B. Kim, V. Koncar, E. Devaux, et. al.// Synthetic Metals. - 2004. - V. 146. - № 2. - P. 167-174.

207. Tuning the phase separated morphology and resulting electrical conductivity of carbon nanotube filled PaMSAN/PMMA blends by compatibilization with a random or block copolymer/ A. Bharati, R. Cardinaels, T. Van der Donck, et. al.//Polymer. - 2017. - V. 108. - P. 483-492.

208. Stauffer D. Introduction to percolation theory: revised second edition/ D. Stauffer, A. Aharony// Phys. Rev., E Stat Nonlin Soft Matter Phys. - 2014. - V. 89 (1). - C. 012 -719.

209. Thongruang W. Bridged double percolation in conductive polymer composites: an electrical conductivity, morphology and mechanical property study/ W. Thongruang, R. J. Spontak, P. M. Balik// Polymer. - 2002. - V. 43. - № 13. -P. 3717-3725.

210. Nan P. W. Physics of inhomogeneous inorganic materials/ P. W. Nan // Progress in Materials Science. - 1993. - V. 37. - № 1. - P. 1-116.

211. Khonik V. A. Amorphous physics and materials: Interstitialcy theory of condensed matter states and its application to non-crystalline metallic materials/ V. A. Khonik// Chinese Physics (B). - 2017. - V. 26. - № 1. - P. 016-401.

212. Correlation of electrical conductivity, dielectric properties, microwave absorption, and matrix properties of composites filled with graphene nanoplatelets and carbon nanotubes/ A. A. Khurram, S. A. Rakha, P. Zhou, et. al.// Journal of Applied Physics. - 2015. - V. 118. - № 4. - P. 044-105.

213. Reyna A. S. High-order optical nonlinearities in plasmonic nanocomposites- a review/ A. S. Reyna, P. B. de Araujo// Advances in Optics and Photonics. - 2017. - V. 9. - № 4. - P. 720-774.

214. Third order nonlinear optical susceptibility of Cu: Al2O3 nanocomposites: from spherical nanoparticles to the percolation threshold/ R. Del Coso, J. Requejo-

Isidro, J. Solis, et. al.// Journal of applied physics. - 2004. - V. 95. - № 5. - P. 2755-2762.

215. A review on thermally conductive polymeric composites: classification, measurement, model and equations, mechanism and fabrication methods/ X. Yang, C. Liang, T.Ma, et. al.// Advanced Composites and Hybrid Materials. - 2018. - P. 1-24.

216. Mao P. Design of electrical conductive composites: tuning the morphology to improve the electrical properties of graphene filled immiscible polymer blends/ P. Mao, Y. Zhu, W. Jiang// ACS applied materials & interfaces. - 2012. - V. 4. -№ 10. - P. 5281-5286.

217. Яковлев Е. А. Исследование влияния физико-химических методов модификации наполненной клеевой эпоксидной композиции/ Е. А. Яковлев, А. С. Мостовой, Е. В. Плакунова, et. al.// Дизайн. Материалы. Технология. -2013. - Т. 5. - № 30. - С. 149.

218. Use of modified nanoparticles of potassium polytitanate and physical methods of modification of epoxy compositions for improving their operational properties/ A. S. Mostovoi, E. A. Yakovlev, I. N. Burmistrov, et. al.// Russian Journal of Applied Chemistry. - 2015. - V. 88. - № 1. - P. 129-137.

219. Dielectric properties of the polymer-matrix composites based on the system of Co-modified potassium titanate-polytetrafluorethylene/ N. V. Gorshkov, V. G. Goffman, M. A. Vikulova, et. al.// Journal of Composite Materials. - 2018. -V. 52. - № 1, - P. 135-144.

220. Compact Heat Rejection System Utilizing Integral Planar Variable Conductance Heat Pipe Radiator for Space Application/ K. L. Lee, Y. Li, B.Guzek, et. al.// Gravitational and Space Research. - 2015. - V. 3. - № 2. - P. 28-39.

221. Controlling morphology, electrical, and mechanical properties of polymer blends by heterogeneous distribution of carbon nanotubes/ Y. Mamunya, V. Levchenko, G. Boiteux, et. al.// Polymer Composites. - 2016. - V. 37. - № 8. - P. 2467-2477.

222. Low percolation threshold and balanced electrical and mechanical performances in polypropylene/carbon black composites with a continuous segregated structure/ T. Gong, S. P. Peng, R. Y. Bao, et. al.// Composites Part B: Engineering. - 2016. - V. 99. - P. 348-357.

223. Influence of the character of carbon-black distribution on the electrical-conductivity of binary blend of polymers/ Y. S. Lipatov, Y. P. Mamunya, N. A. Gladyreva, et. al.// Vysokomolekulyarnye soedineniya seriya A. - 1983. - V. 25. -№. 7. - P. 1483-1489.

224. Пат. 15823004 США F 28 F 21/061; F 28 F 9/00, Baseboard Heater Radiator Cover / C. M. Coe, R. Greene, P. David Haglof, M. E. Coe; заявитель и патентообладтель: Creative Hydronics International, US20180080725A1; заявл. 27 ноября 2017г.; опубл. 22 марта 2018г. , Бюл. № 13/227,259.

225. Wijesiriwardana R. Carbon Black and Multi Wall Carbon Nanotubes Loaded Polyurethane Foam Composite Flexible Thermal Radiator/ R. Wijesiriwardana// Journal of Materials Science and Chemical Engineering. - 2015. - V. 3. - № 7. - P. 119.

226. Косицын А. А. Перспективные методы охлаждения полупроводниковых источников оптического излучения/ А. А. Косицын// Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 4. - С. 164-170.

227. The effects of liquid-phase oxidation of multiwall carbon nanotubes on their surface characteristics/ I. N. Burmistrov, D. S. Muratov, I. A. Ilinykh, et. al.// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - IOP Publishing, 2016. - V. 112. - № 1. - P. 012004.

228. Thermoelectric properties of carbon nanotube and nanofiber based ethylene-octene copolymer composites for thermoelectric devices/ P. Slobodian, P. Riha, R. Olejnik, et. al.// Journal of Nanomaterials. - 2013. - V. 2013. - P. 5.

229. Silverman E. M. Product development of engineered thermal composites for cooling spacecraft electronics/ E. M. Silverman// Northrop Grumman Technology Review Journal. - 2005. - V. 13. - № 2. - P. 1-19.

Приложения

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭПОКСИДНОЙ ДИАНОВОЙ

СМОЛЫ МАРКИ ЭД-20

Параметр Значения

Массовая доля эпоксидных групп, % 19,9-22

Массовая доля иона хлора, %, не более 0,003-0,006

Массовая доля омыляемого хлора, %, не более 0,5-0,9

Массовая доля гидроксильных групп, %, не более 1,7

Массовая доля летучих веществ, %, не более 0,5-0,9

Динамическая вязкость, Па*с, при 50 оС 2-25

Время желатинизации с отвердителем, ч, не менее 5,0-4,0

Молекулярная масса 360-470

Плотность при 20 °С, кг/м3 1,16-1,25

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИЭТИЛЕНТЕТРАМИНА (ТЭТА)

Параметр Значения

Температура кипения при 760 мм рт.ст., °С 277

Температура замерзания, оС -35

Плотность, г/мл при 20°С 0,978

Удельный вес, Н/м3 0,980

Вязкость, Па*с при 20°С 26,0

Удельная теплоемкость, кал/г °С при 20°С 0,63

Теплопроводность, Вт/м*К 0,00450

Поверхностное натяжение, дин/см при 20 °С 22,2

Коэффициент расширения, 1/°С при 20°С 0,00075

Диэлектрическая постоянная, при 23 °С (1 кГц) 11,4

Содержание азота, % 37,0

Аминное число, мг (КОН/г) 1443

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ САЖИ (РЯЮТЕХ ХЕ 2-В)

Параметр Значения

Температура плавления, ° С 3550

Точка кипения, ° С 500-600

Удельная площадь поверхности, м /г 1500-1900

Зольность %, не более 0,1

Насыпная плотность, кг/м , в пределах 1000 - 1400

Температура самовозгорания, °С >315 °С

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК (МУНТ)

Параметр Значения

Массовая доля неуглеродных примесей, %, не более 1,5

Насыпная плотность, г/см 0,015 - 0,025

Массовая доля воды, %, не более 1,0

Удельная геометрическая поверхность, м /г 180-320

рН водной суспензии 7,0

Температура самовозгорания, °С >250

Внешний диаметр, нм 8-15

Внутренний диаметр, нм 4-8

Длина,мкм >2

Насыпная плотность, гсм- 0,03-0,05

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОСЛОЙНОГО ГРАФЕНА МАРКИ ТАУНИТ-ГМ

Параметр Значения

Число графеновых слоев 15 - 25

Толщина нанопластин, нм 6 - 8

Размер нанопластин в плоскости, мкм 2 - 10

Содержание нанопластин, масс. % 4 - 7

Содержание кислорода по отношению к углероду, масс %. 9 - 13

Содержание серы, масс. % <0,7

Удельный коэффициент поглощения, лм/(гсм) 30 - 33

Температура плавления, ° С 3550

Удельная площадь поверхности, м /г 1500-1900

Зольность %, не более 0,1

Насыпная плотность, кг/м , в пределах 1000 - 1400

рН водной суспензии 6-8

Температура самовозгорания, °С >315°С

ПРИЛОЖЕНИЕ 6 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРАФИТА МАРКИ ГАК-2

Параметр Значения

Плотность, кг/м 2500-2800

Теплопроводность, Вт/м*К 80-150

Зольность,% , не более 10-14

Выход летучих веществ,%, не более 1

Содержание кислорода к углероду, масс. % 9 - 13

Ситовый остаток, %, не более 10

Массовая доля меди (Си), %, не более 0,05

Влажность, %, не более 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕКСАТИТАНАТА КАЛИЯ

Параметр Значения

Насыпная плотность, г/см 300-350

Размер частиц, нм 40-120

Размер фракционных включений, мкм 10-20

ПРИЛОЖЕНИЕ 8 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АГМ-9

Параметр Значения

Содержание основного вещества, % 99,4

Плотность при температуре 20°С, г/см3 40-120

Коэффициент преломления (п25р) 0,943-0,957

ПРИЛОЖЕНИЕ 9 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТТБ

Параметр Значения

Содержание основного вещества, % 99,4

Плотность при температуре 20°С, г/см3 40-120

Коэффициент преломления (п р) 1,4205

ПРИЛОЖЕНИЕ 10 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭТИЛЕН-1 -ОКТЕНОВОГО СОПОЛИМЕРА (ЬС170)

Параметр Значения

Удельный вес, г/см 0,87

Вязкость по Муни 23

Предел текучести расплава, г/мин 1,1

Температура плавления, 0С 58

Температура стеклования, 0С -53

Степень кристалличности, % 50-75

ПРИЛОЖЕНИЕ 11 ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛИПРОПИЛЕНА (ПП)

Параметр Значения

Плотность, г/см 0,90-0,92

Доля изотактической фракции, % 95...98

Доля атактической фракции, % 5...2

Температура плавления, 0С 160-170

Температура стеклования, 0С -10...-20

Степень кристалличности, % 50-75

Морозостойкость, 0С -10 и ниже

Теплопроводность, Вт/м*К 0,00033

Удельная теплоемкость, Дж/К 0,40-0,50

Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц (3-5)*10-4

Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц 2,2

Объемное удельное электрическое сопротивление, Ом*см 1017

Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом 1016

КРИТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА КОХРЕНА (О-КРИТЕРИЯ), ДЛЯ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ р=0,95 И ЧИСЛА СТЕПЕНЕЙ СВОБОД $)

и Р

1 2 3 4 5 6 8 10 16

2 0,9985 0,9750 0,9392 0,9057 0,8772 0,8534 0,8159 0,7880 0,7341

3 0,9669 0,8709 0,7977 0,7454 0,7071 0,6771 0,6333 0,6025 0,5466

4 0,9065 0,7679 0,6841 0,6287 0,5895 0,5598 0,5175 0,4884 0,4366

5 0,8412 0,6838 0,5981 0,5441 0,5065 0,4783 0,4387 0,4118 0,3645

6 0,7808 0,6161 0,5321 0,4803 0,4447 0,4184 0,3817 0,3568 0,3135

7 0,7271 0,5612 0,4800 0,4307 0,3974 0,3726 0,3384 0,3154 0,2756

8 0,6798 0,5157 0,4377 0,3910 0,3695 0,3362 0,3043 0,2829 0,2462

9 0,6385 0,4775 0,4027 0,3584 0,7276 0,3067 0,2768 0,2568 0,2226

10 0,6020 0,4450 0,3733 0,3311 0,3029 0,2823 0,2541 0,2353 0,2032

ПРИЛОЖЕНИЕ 13

ЗНАЧЕНИЯ КРИТЕРИЯ ФИШЕРА ^-КРИТЕРИЯ) ПРИ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ

ВЕРОЯТНОСТИ 0,95

тт $ Г

1 2 3 4 5 6 8 12 16

1 161,4 199,5 215,7 224,6 230,2 234,0 238,9 243,9 246,5

2 19,51 19,0 19,6 19,24 19,30 19,33 19,37 19,41 19,43

3 10,13 9,55 9,28 9,12 9,01 8,94 8,84 8,74 8,69

4 7,71 6,94 6,59 6,39 6,26 6,16 6,04 5,91 5,84

5 6,61 5,79 5,41 5,19 5,05 4,95 4,82 4,68 4,60

6 5,99 5,14 4,76 4,53 4,39 4,28 4,15 4,00 3,92

7 5,59 4,74 4,35 4,12 3,97 3,87 3,73 3,57 3,49

8 5,32 4,46 4,07 3,84 3,69 3,58 3,44 3,28 3,20

9 5,12 4,26 3,86 3,63 3,48 3,37 3,23 3,07 2,98

ЗНАЧЕНИЯ КРИТЕРИЯ СТЬЮДЕНТА ^-КРИТЕРИЯ) ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ (р) ДЛЯ РАЗНОГО ЧИСЛА

ИЗМЕРЕНИЙ (и)

ы Р

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,95 0,98 0,99 0,999

2 2,00 1,38 2,0 3,1 6,31 12,71 31,8 63,7 637