Електрофізичні властивості полімерних нанокомпозитів на основі діоксиду олова, модифікованого феритом нікелю
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.01.133
Анотація
Створення нових наноматеріалів для поглинання електромагнітного випромінювання мікрохвильового діапазону є важливим напрямом у зв’язку з електромагнітним забрудненням навколишнього середовища. Метою роботи була розробка та синтез полімерно-наповнених систем на основі поліхлортрифторетилену та діоксиду олова, модифікованих феритом нікелю, з метою дослідження їхніх електрофізичних властивостей як матеріалів, що поглинають електромагнітне випромінювання. Методом співосадження синтезовано нанокомпозити NiFe2O4/SnO2 з об’ємним вмістом фериту нікелю на поверхні діоксиду олова від 0.62 до 0.8. Розміри наночастинок SnO2 та NiFe2O4 визначали за допомогою трансмісійного електронного мікроскопа, які становили близько 30–50 та 15–30 нм відповідно. Для нанокомпозитів NiFe2O4/SnO2 проведено дослідження комплексної діелектричної та комплексної магнітної проникності в мікрохвильовому діапазоні, а також електропровідності на низьких частотах. Встановлено максимальні значення комплексної діелектричної та комплексної магнітної проникності для нанокомпозитів NiFe2O4/SnO2 при об’ємному вмісті фериту нікелю 0.62. Спостерігалося збільшення комплексної діелектричної проникності для системи NiFe2O4/SnO2–поліхлортрифторетилен у 2–3 рази порівняно з нанокомпозитами NiFe2O4/SnO2. Електропровідність на низьких частотах (100 Гц) полімерних композитів зростає на порядок зі зменшенням концентрації фериту нікелю на поверхні діоксиду олова. Встановлено, що розрахований коефіцієнт поглинання електромагнітної хвилі в діапазоні частот 1–41 ГГц для нанокомпозитів NiFe2O4/SnO2 приблизно в 2 рази більший, ніж для фериту нікелю. Показано, що створення нанокомпозитів на основі провідної компоненти, модифікованої магнітною компонентою, є більш ефективним для процесів поглинання електромагнітних хвиль мікрохвильового діапазону при оптимальних співвідношеннях значень діелектричної та магнітної проникності порівняно з феритом.
Ключові слова
Посилання
Rifai A.B., Hakami M.A. Health Hazards of Electromagnetic Radiation. J. Biosci. Med. 2014. 2(8): 1. https://doi.org/10.4236/jbm.2014.28001
Zhao Y., Hao L., Zhang X., Tan S., Li H., Zheng J., Ji G. A Novel Strategy in Electromagnetic Wave Absorbing and Shielding Materials Design: Multi-Responsive Field Effect. Small Sci. 2021. 2(2): 2100077. https://doi.org/10.1002/smsc.202100077
Prokopenko S.L., Mazurenko R.V., Gunja G.M., Abramov N.V., Makhno S.M., Gorbyk P.P. Electrophysical properties of polymeric nanocomposites based on cobalt and nickel ferrites modified with copper iodide. J. Magn. Magn. Mater. 2020. 494: 165824. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.165824
Tang J., Wang K., Lu Y., Liang N., Qin X., Tian G., Zhang D., Feng S., Yue H. Mesoporous core-shell structure NiFe2O4@polypyrrole micro-rod with efficient electromagnetic wave absorption in C, X, Ku wavebands. J. Magn. Magn. Mater. 2020. 514: 167268. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167268
Xiong J., Xiang Z., Deng B., Wu M., Yu L., Liu Z., Cui E., Pan F., Liu R., Lu W. Engineering compositions and hierarchical yolk-shell structures of NiCo/GC/NPC nanocomposites with excellent electromagnetic wave absorption properties. Appl. Surf. Sci. 2020. 513: 145778. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.145778
Kumar D., Moharana A., Kumar A. Current trends in spinel based modified polymer composite materials for electromagnetic shielding. Mater. Today Chem. 2020. 17: 100346. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2020.100346
Li N., Shu R., Zhang J., Wu Y. Synthesis of ultralight three-dimensional nitrogen-doped reduced graphene oxide/multi-walled carbon nanotubes/zinc ferrite composite aerogel for highly efficient electromagnetic wave absorption. J Colloid Interface Sci. 2021. 596: 364. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.03.143
Heidari P., Masoudpanah S.M. A facial synthesis of MgFe2O4/RGO nanocomposite powders as a high performance microwave absorber. J. Alloys Compd. 2020. 834: 155166. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155166
Narang S.B., Pubby K. Nickel Spinel Ferrites: A review. J. Magn. Magn. Mater. 2021. 519: 167163. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167163
Lv H., Wu C., Qin F., Peng H., Yan M. Extra-wide bandwidth via complementary exchange resonance and dielectric polarization of sandwiched FeNi@SnO2 nanosheets for electromagnetic wave absorption. J. Mater. Sci. Technol. 2021. 90: 1. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.12.083
Zhao B., Shao G., Fan B., Guo W., Chen Y., Zhang R. Preparation of SnO2 -coated Ni microsphere composites with controlled microwave absorption properties. Appl. Surf. Sci. 2015. 332: 112. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.01.134
Wang Y., Peng Z., Jiang W. Controlled synthesis of Fe3O4@SnO2/RGO nanocomposite for microwave absorption enhancement. Ceram. Int. 2016. 42(9): 10682. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.03.180
Mazurenko R.V., Makhno S.M., Gunja G.M., Gorbyk P.P. Electrophysical Properties of Polymer Nanocomposites Based on Nanocrystalline Tin Dioxide Modified by Copper Iodide in a Wide Frequency Range. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii. 2013. 35(9): 1175. [in Ukrainian].
Mazurenko R.V., Prokopenko S.L., Gunja G.M., Storozhuk L.P., Makhno S.M., Gorbyk P.P. Electrical and Magnetic Properties of Polymeric Nanocomposites Based on Nickel Ferrites Modified by Copper Sulphide. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2022. 44(9): 1179. https://doi.org/10.15407/mfint.44.09.1179
Pavlov L.P. Methods for Measuring the Parameters of Semiconductor Materials. (Moscow: Vysshaya shkola, 1987). [in Russian].
Guinier A. Rentgenografiya Kristallov. (Moscow: Gos. Izd-vo Fiz.-Mat. Lit, 1961). [in Russian].
Scardi P., Leoni M., Delhez R. Line broadening analysis using integral breadth methods: a critical review. J. Appl. Crystallogr. 2004. 37: 381. https://doi.org/10.1107/S0021889804004583
Lu B., Huang H., Long Dong X., Zhang X.F., Lei J.P., Sun J.P., Dong C. Influence of alloy components on electromagnetic characteristics of core/shell-type Fe-Ni nanoparticles. J. Appl. Phys. 2008. 104(11): 114313. https://doi.org/10.1063/1.3040006
Brekhovskikh L.M. Waves in Layered Media. 2nd edition. (Academic Press, 1976).
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp14.01.133
Copyright (©) 2023 S. I. Prokopenko, R. V. Mazurenko, G. M. Gunja, S. M. Makhno, P. P. Gorbyk
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.