Влияние эффекта экранирования на частотную зависимость электропроводности композитного материала на основе углеродных нанотрубок

Abstract

В терагерцовом и микроволновом диапазонах проводились измерения удельной электропроводности тонкой пленки и полимерных композитных материалов на основе одностенных углеродных нанотрубок. Показано, что частотная зависимость электропроводности тонкой пленки гораздо слабее таковой для композитного материала в диапазоне 30,0 ГГц – 1,5 ТГц. Электропроводность полимерного материала возрастает примерно в 2 раза при увеличении в нем весовой доли трубок в 10 раз (от 0,1 до 1,0 %). Проведено моделирование эффективной удельной электропроводности композитного материала, состоящего из углеродных нанотрубок, которые не взаимодействуют друг с другом. Для описания электромагнитного отклика агломератов углеродных нанотрубок последние моделировались сферическими частицами с такой же диэлектрической проницаемостью, как и у пленок из углеродных нанотрубок. Обосновано, что основным эффектом, определяющим частотную зависимость реальных композитов, является экранирование полей как в отдельных нанотрубках, так и в их агломератах. Эффект агломерации значительно уменьшает электропроводность композитного материала и объясняет ее слабое изменение при многократном увеличении весовой доли включений.