Термодиэлектрические свойства композитных материалов на основе наночастиц оксидов переходных металлов в матрице полиэтилена высокого давления

• Автор: Ульзутуев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАННЫЕ ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ ПРИ ОДНОКРАТНОМ ЦИКЛИЧЕСКОМ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1 Исследуемые образцы

2.2 Структура полимерной матрицы.

2.3 Используемая экспериментальная установка и методика измерений.

2.4 Расчет диэлектрических параметров образцов на основе измеренных параметров.

2.5 Зависимости диэлектрических свойств, полученные при однократном циклическом изменении температуры

2.6 Влияние материала наночастиц на диэлектрические свойства нанокомпозита

2.7 Влияние условий термоформовки образцов на получаемые результаты Выводы.

ГЛАВА 3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ НАНОКОМПОЗИТОВ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЦИКЛАХ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО КОНТАКТА.
3.1 Температурные зависимости электропроводности и диэлектрической проницаемости нанокомпозитов.
3.2 Многоцикловые измерения температурной зависимости диэлектрической проницаемости
3.3 Поведение температурного коэффициента диэлектрической проницаемости исследуемых нанокомпозитов.
3.4 Переходные процессы, возникающие на границе металлического контакта .
3.5 Применение теории перколяции.
ГЛАВА 4. ФОРМИРОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ДИПОЛЬНОГО СТЕКЛА ИЛИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА РЕЛАКСОРА В МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТАХ
4.1 Диаграмма КоулаКоула для рассматриваемых металлоиолимерных материалов
4.2 Влияние молекулярной структуры матрицы на диэлектрические свойства.
4.3 Формирование диполя на границе наночастица полимерная матрица
4.4 Формирование состояния дипольного стекла в случае рассматриваемых металлополимерных нанокомпозитов
4.5 Влияние изменения частоты на вид температурной зависимости диэлектрической проницаемости
4.6 Термостимулированное переключение в состояния дипольного стекла или сегнетоэлектрика релаксора в случае рассматриваемых металлополимерных
нанокомпозитов.
Выводы.
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ЕМКОСТНЫХ ДАТЧИКОВ ТЕМПЕРАТУРЫ С ТЕПЛОВОЙ ПАМЯТЬЮ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ
НАНОКОМПОЗИТОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ПЭВД Полиэтилен высокого давления
РФА рентгенофазовый анализ
ДП диэлектрическая проницаемость
ПТФЭ политетрафторэтилен
ТКЕ температурный коэффициент емкости
ТКДП температурный коэффициент диэлектрической проницаемости
ППК полипараксилилен
ПС поверхностные состояния
ЦОЭ центр с отрицательной энергией
ДУС двухуровневая система
САПР система автоматического проектирования
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


На базе исследовавшихся нанокомпозитов впервые разработан емкостной температурный датчик с памятью теплового состояния. Основные положения и результаты. Металлополимерным композитным материалам на базе матрицы полиэтилена высокого давления и наночастиц оксидов переходных металлов присуще проявление температурного гистерезиса диэлектрической проницаемости, проявляющегося в повышении е значения в точке окончания цикла изменения температуры относительно исходного и сохранении его в течение длительного времени. При этом чистому материалу матрицы не свойственно проявление данного свойства в аналогичном масштабе. Образцам композитов на базе матрицы полиэтилена высокого давления со стабилизированными наночастицами оксидов переходных металлов, свойственна тепловая память процесса охлаждения в диапазоне температур 0С, проявляющаяся в повторении характера изменения величины диэлектрической проницаемости материала при охлаждении в ходе последующего за этим нагрева. Для металлополимерных композитов на базе матрицы из полиэтилена высокого давления со стабилизированными наночастицами оксидов переходных металлов характерен термостимулированный переход в состояние дипольного стекла или сегнетоэлектрика релаксора, что определяется внутренней структурой материала. По результатам проведенных исследований предложен принцип, разработан и создан прототип нового распределенного емкостного температурного датчика с памятью теплового состояния окружающей среды и получены его характеристики. Основные результаты работы были представлены на Iй научной конференции для молодых ученых Наноэлектрорника, нанофотоника и нелинейная физика Саратов, , устный доклад Собрании европейского керамического общества СанктПетербург, , устный доклад 6ой международной научной конференции Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии Кисловодск, , устный доклад XIII зимней школесеминаре по СВЧ электронике и радиофизике Саратов, XVIII сессии Российского акустического общества Таганрог, IIIй Научнопрактической конференции и выставки НАН0ТЕХН0Л ИИ ПРОИЗВОДСТВУ Фрязино, Всероссийской конференции Электроника и вакуумная техника. Приборы и устройства. Технология. Материалы. Применение, Саратов, II научной конференции для молодых ученых наноэлектрорника, нанофотоника и нелинейная физика Саратов, , устный доклад IV Международной научно технической конференции Радиотехника и связь Саратов, , устный доклад 7ой международной научной конференции Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии Кисловодск, XVIII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии Москва, V Международной научно технической конференция Радиотехника и связь Саратов, I. Viv, III научной конференции для молодых ученых наноэлектрорника, нанофотоника и нелинейная физика Саратов, , устный доклад Межд. Научнотехн. Конф. Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП Саратов, на научных семинарах Саратовского филиала радиотехники и электроники РАН им. В.А. Котельникова и научных семинарах лаборатории субмикронной электроники СФ ИРЭ РАН. Аналитической ведомственной целевой программы Развитие научного потенциала высшей школы годы грант 2. Бортника госконтракта Разработка новых технологий производства многофункциональных материалов и исследования их свойств Гранта Российского Фонда Фундаментальных Исследований 1. Основные результаты диссертации получены автором лично. В совместных работах автором проведены измерения температурных зависимостей диэлектрических свойств, а также обработка и интерпретация их результатов. Постановка ряда задач, разработка методов их решения, объяснение и интерпретация результатов были осуществлены совместно с научным руководителем и другими соавторами научных работ, опубликованных соискателем. По теме диссертации опубликовано научных работ, в том числе 4 статьи в реферируемых научных журналах из списка ВАК. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы. Объем диссертации составляет 9 страниц, включая рисунка и 2 таблицы. В списке использованных источников содержится наименования.