Температурная зависимость структурных параметров тонких пленок нанокомпозита полистирол—фуллерен С60/С70 по данным нейтронной рефлектометрии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом нейтронной рефлектометрии зеркального отражения в диапазоне 15–150°C исследованы температурные зависимости структурных параметров тонких пленок нанокомпозитов полистирол-фуллерен С60/С70 с низким содержанием наночастиц в окрестности температуры стеклования полимерной матрицы. Полученные зависимости толщин пленок от температуры использованы для оценки температуры стеклования пленочных композитов. В случае пленок c фуллереном С60 зависимость имеет стандартный вид. Температура стеклования композитной пленки понижается в сравнении с известным значением для чистого объемного полимера. В случае пленок c фуллереном С70 при переходе к большим температурам наблюдается немонотонная зависимость толщины пленки, затрудняющая применение общего подхода.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Тропин

Объединенный институт ядерных исследований

Email: avd@nf.jinr.ru

Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка

Россия, Дубна

М. В. Авдеев

Объединенный институт ядерных исследований

Email: avd@nf.jinr.ru

Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка

Россия, Дубна

В. Л. Аксенов

Объединенный институт ядерных исследований

Автор, ответственный за переписку.
Email: avd@nf.jinr.ru

Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка

Россия, Дубна

Список литературы

  1. Anandhan S., Bandyopadhyay S. // Nanocomposites Polymers with Analytical Methods / Ed. Cuppoletti J. Rijeka: IntechOpen, 2011. Р. 3. https://doi.org/10.5772/17039
  2. Barnes K.A., Karim A., Douglas J.F., Nakatani A.I., Gruell H., Amis E.J. // Macromolecules. 2000. V. 33. P. 4177. https://doi.org/10.1021/ma990614s
  3. Wang C., Guo Z.X., Fu S., Wu W., Zhu D. // Prog. Polym. Sci. 2004. V. 29. P. 1079.
  4. Russell T.P., Chai Y. // Macromolecules. 2017. V. 50. P. 4597. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2004.08.001
  5. Krishnan R.S., Mackay M.E., Duxbury P.M., Hawker C.J., Asokan S., Wong M.S., Goyette R., Thiyagarajan P. // J. Phys. Condens. Matter. 2007. V. 19. Р. 356003. https://doi.org/10.1088/0953-8984/19/35/356003
  6. Mackay M.E., Tuteja A., Duxbury P.M., Hawker C.J., Van Horn B., Guan Z., Chen G., Krishnan R.S. // Science. 2006. V. 311. P. 1740. https://doi.org/10.1126/science.1122225
  7. Holmes M.A., Mackay M.E., Giunta R.K. // J. Nanoparticle Res. 2007. V. 9. P. 753. https://doi.org/10.1007/s11051-006-9118-1
  8. Karpets M.L., Tropin T.V., Bulavin L.A., Schmelzer J.W.P. // Nucl. Phys. At. En. 2018. V. 19. P. 376.
  9. Tropin T.V., Karpets M.L., Kosiachkin Y., Aksenov V.L. // J. Surf. Invest.: X-Ray Synchrotron Neutron Tech. 2021. V. 15. P. 768. https://doi.org/10.1134/S1027451021040224
  10. Tropin T.V., Karpets M.L., Kosiachkin Y. et al. // Fullerenes, Nanotub. Carbon Nanostructures. 2021. V. 29. P. 819. https://doi.org/10.1080/1536383X.2021.1901276
  11. Yaklin M.A., Duxbury P.M., Mackay M.E. // Soft Matter. 2008. V. 4. P. 2441. https://doi.org/10.1039/B807565D
  12. Авдеев М.В., Боднарчук В.И., Петренко В.И., Гапон И.В., Томчук А.В., Нагорный А.В., Ульянов В.А., Булавин Л.А., Аксенов В.Л. // Кристаллография. 2017. Т. 62. С. 1014. https://doi.org/10.7868/S0023476117060029
  13. Nelson A. // J. Appl. Crystallogr. 2006. V. 39. P. 273. https://doi.org/10.1107/S0021889806005073
  14. Kim J.H., Jang K.L., Ahn K., Yoon T, Lee T.-I., Kim T.-S. // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 1. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43592-x
  15. Keddie J.L., Jones R.A.L., Cory R.A. // Europhys. Lett. 1994. V. 27. P. 59. https://doi.org/10.1209/0295-5075/27/1/011
  16. Forrest J.A., Dalnoki-Veress K., Stevens J.R., Dutcher J.R. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 2002. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.2002
  17. Sanz A., Wong H.C., Nedoma J.A., Douglas J.F., Cabral J.T. // Polymer. 2015. V. 68. P. 47. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2015.05.001
  18. Kropka J.M., Sakal V.G., Green P.F. // Nano Lett. 2008. V. 8. P. 1061. https://doi.org/10.1021/nl072980s
  19. Wong H.C., Cabral J.T. // J. Phys.: Conf. Ser. 2010. V. 247. P. 12046. https://doi.org/10.1088/1742-6596/247/1/012046

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Кривые зеркального отражения для тонкой пленки полимерного нанокомпозита дПС/С60 (содержание фуллерена 0.3 мас. %) при температурах: 1 – 30; 2 – 65; 3 – 90; 4 – 110; 5 – 130°C. Символы — экспериментальные точки; сплошные линии — аппроксимация в рамках однослойной модели. Для удобства восприятия кривые разнесены по оси ординат.

Скачать (23KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Полученные на основе данных нейтронной рефлектометрии зеркального отражения температурные зависимости толщины (а) и приведенной толщины (б) пленки дПС/С60 с содержанием фуллерена 0.3 мас. % (а) и разным содержанием фуллерена x при различной начальной толщине пленки h0 (Т = 45°C): x = 0.3%, h0 = 130 нм (квадраты); x = 0.1%, h0 = 54 нм (кружки); x = 0.15%, h0 = 114 нм (звездочки). Штриховые линии — температурные зависимости, соответствующие коэффициентам объемного расширения αp полистирола (a) и нанокомпозитов (б) [14, 15].

Скачать (22KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые зеркального отражения для тонкой пленки полимерного нанокомпозита полистирол–фуллерен С70 (содержание фуллерена 1 мас. %) на кремниевой подложке при температурах: 1 – 40; 2 – 90; 3 – 150°C. Символы — экспериментальные точки, линии — аппроксимация в рамках однослойной (штриховая линия) и трехслойной (сплошная линия) моделей. Для удобства восприятия кривые разнесены по оси ординат.

Скачать (22KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температурная зависимость толщины тонкой пленки нанокомпозита ПС/С70 (содержание фуллерена 1 мас. %), полученная на основе данных нейтронной рефлектометрии зеркального отражения. Штриховые линии — соответствующие температурные зависимости коэффициентов объемного расширения полистирола до и после перехода стеклования [14, 15].

Скачать (11KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024