Департамент науки ТГТУ

1. Цель проекта

Целью проекта является изучение влияния модификации галогенами наноуглеродных материалов с целью улучшения их транспортных характеристик заряда и создание с их применением новых полимерных композиционных материалов, обладающими высокими электропроводящими и прочностными характеристиками.

2. Основные результаты проекта

Полученные в рамках выполнения проекта экспериментальные и теоретические результаты подтверждают эффективность заявленных методов модифицирования галогенами углеродных наноматериалов и выявляют основные условия их применения для повышения электропроводности МУНТ и материалов на их основе, а также закладывают фундамент для дальнейших исследований в различных междисциплинарных направлениях.
Важным результатом проведённых исследований является возможность существенного повышения электропроводности полимер-матричных композитов не только при сохранении исходных значений физико-механических характеристик, но и их повышении. Зависимости основных показателей физико-механических свойств от содержания нативных и галогенированных МУНТ в рамках заявленного проекта были исследованы для трех полимерных матриц: эпоксидной диановой смолы, АБС-пластика и полиметилметакрилата.

На втором этапе проекта была исследована возможность получения и применения галогенированных графеновых нанопластин в полимерных матрицах с целью придания им электропроводности. За счёт йодирования удалось повысить электропроводность графновых нанопластинок в 17 раз, а полимерные композиты на основе СВМП и 7% графена, показали электропроводность порядка 0,0001 См/см.

Таким образом, введение восстановленного оксида графена, модифицированного йодом в полимерные матрицы (высокомолекулярный полиэтилен, акриловый лак) позволяет увеличивать их электропроводность на несколько порядков величины. Полученные впервые нанокомпозиционные полимеры, содержащие восстановленный оксид графена, модифицированный йодом, могут эффективно использоваться в качестве антистатических материалов и покрытий в различных областях науки и техники.

На третьем этапе проекта была исследована возможность использования гибридной добавки, состоящей из оксида графена (АМГ) и МУНТ модифицированных йодом. Электрическая проводимость образцов нанокомпозитов полученных с применением гибридной нанодобавки показали электросопротивление порядка 0,1Ом·см. Предположительно сопротивление йодированного АМГ играет доминирующую роль во вкладе в общее сопротивление и встраиваясь в перколяционный контур между МУНТ вносит области с повышенным сопротивлением, по сравнению с сопротивлением МУНТ.

Синергизма в смеси йодированных МУНТ+АМГ не выявлено. АМГ только блокирует потенциал МУНТ, являясь участками с повышенным сопротивлением в перколяционном контуре. Значительных улучшений механических характеристик не выявлено. Использование АМГ в качестве добавки снижающей себестоимость продукта из-за дороговизны МУНТ представляется нецелесообразным.

Все результаты соответствуют требованиям Соглашения, обладают научной новизной и выполнены на уровне, соответствующем мировому.

3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разработки

1. Получен патент на изобретение РФ по теме «СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК» № 2729244

4. Назначение и область применения результатов проекта

Развитие и модернизация техники, а также создание новых машин и летательных аппаратов всегда связано с разработкой новых материалов, способных не только работать в широком диапазоне эксплуатационных параметров, но и обеспечивать сочетание сразу нескольких полезных свойств материала или другими словами его многофункциональность.
Электропроводящие полимеры занимают особое место среди многофункциональных композиционных материалов, поскольку они способны не только снизить массу изделий, но и использовать электрическую форму энергии для реализации некоторых функций механизма или создания канала информации о его состоянии (саморегулирующие нагревательные элементы, оптические компьютеры, лазеры нового типа, всевозможные датчики, самодиагностика и т.д.).