Российские ученые разработали состав на основе полилактида, который сочетает электропроводность с повышенной эластичностью. Для этого в полимер добавили наноструктурный наполнитель и пластификатор. Полученный композит может найти применение при изготовлении датчиков, нагревательных элементов и других компонентов электроники.
Полилактид (ПЛА) — биоразлагаемый полимер, который производят из растительного сырья. Он широко используется, в частности, в 3D-печати. Однако у материала есть существенный недостаток — хрупкость. Добавление наполнителей, в том числе тех, которые придают ему электропроводность, может сделать его еще более ломким.
Ученые НИТУ МИСИС и Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова изучили, как совместить полилактид с электропроводным наполнителем и пластификаторами. В качестве одного из компонентов они выбрали пропиленкарбонат. Он помогает сделать материал более эластичным и сохраняет эффект пластификации в течение длительного времени, не выделяясь из полимерной основы.
«Наиболее сбалансированные свойства новый композит демонстрирует при содержании пропиленкарбоната в диапазоне 10-15%. При малом содержании он оседает на частицах технического углерода и улучшает контакт с полимером и распределение углеродных частиц. Когда добавки становится больше, она проникает в полимерную основу и повышает ее эластичность. Благодаря оптимальномы подбору компонентов и их сотношения в полимере формируется проводящая сеть, по которой ток проходит лучше».
Игорь Бурмистров, д.т.н., ведущий инженер кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС
При содержании пластификатора 30% удельное электрическое сопротивление композита снизилось более чем в два раза. В образцах с высокой концентрацией добавки относительное удлинение при разрыве достигало 59%.
«Это позволяет подбирать состав композита под конкретные задачи — например, когда наряду с электропроводностью важна эластичность изделия. При этом увеличение содержания пластификатора снижает жесткость материала, поэтому оптимальная концентрация добавки зависит от требований к готовому изделию».
Ксения Прокопович, аспирантка кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС
Разработанный композит может использоваться в датчиках, которые регистрируют изменения окружающей среды, а также в нагревательных элементах и других электронных компонентах. Исследователи отмечают, что дальнейшее применение материала будет зависеть от того, какое сочетание электрических и механических характеристик необходимо получить.
Результаты работы опубликованы в журнале Polymer Engineering & Science.
Источник: Минобрнауки России
Читайте также:
Ученые из Саратова создали модель рождения кварков при столкновении ядер
Двумерный полупроводник может стать основой для сверхбыстрой памяти