АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ПОЛИМЕРОВ МОДИФИЦИРОВАННЫМ ЗОНДОМ КЕЛЬВИНА


DOI: http://dx.doi.org/10.21122/2220-9506-2017-8-4-386-397

Полный текст:


Аннотация

В настоящее время для анализа однородности свойств материалов широкое распространение получают различные модификации сканирующего зонда Кельвина, позволяющие картировать пространственное распределение электростатического потенциала поверхности. В случае диэлектриков анализ однородности электропотенциального профиля не является достаточным для описания каких-либо конкретных физических параметров. Поэтому используется внешнее энергетическое воздействие, в частности оптическое излучение. Целью данной работы являлись модификация сканирующего зонда Кельвина и проведение экспериментальных исследований пространственного распределения электростатического потенциала актуальных композитных полимеров и его отклика на зондирующее воздействие оптическим излучение.

Исследования выполнены на опытных образцах композитов на основе полиэтилена высокого давления, наполненных углеродным наноматериалом и наночастицами диоксида кремния или алюминия. В результате исследования получены карты пространственного распределения относительных значений электростатического потенциала и поверхностной фото-ЭДС. Проведен статистический анализ однородности электрофизических и фотоэлектрических свойств композитов в зависимости от их компонентного состава. Также применительно к матричным полимерам сканирующий зонд Кельвина в совокупности с оптическим зондированием позволил обнаружить пьезоэлектрический эффект. Последнее может быть использовано в качестве основы для разработки новых методов исследования механических свойств матричных полимеров.


Об авторах

К. В. Пантелеев
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Адрес для переписки: Пантелеев К.В. – Белорусский национальный технический университет, пр. Независимости, 65, г. Минск 220013,    e-mail: nil_pt@bntu.by



А. В. Кравцевич
Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Института тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси
Беларусь
пл. А. Тизенгауза, 7, г. Гродно


И. А. Ровба
Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Института тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси
Беларусь


В. И. Лысенко
Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Россия
ул. Институтская, 4/1, Новосибирск 630090


Р. И. Воробей
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
пр. Независимости, 65, Минск 220013


О. К. Гусев
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
пр. Независимости, 65, Минск 220013


А. Л. Жарин
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
пр. Независимости, 65, Минск 220013


Список литературы

1. Subrahmanyam, A. The Kelvin Probe for Surface Engineering: Fundamentals and Design /A. Subrahmanyam, S. Kumar. – USA : CRC Press, 2010. – 200 p.

2. Zharkikh, Yu.S. Mechanic-electrical transformations in the Kelvin method / Yu.S. Zharkikh, S.V. Lysochenko // Applied Surface Science. 2017. – Vol. 400. – P. 71–76.

3. Kelvin probe force microscopy and its application / W. Melitz, J. Shen, A.C. Kummel, S. Lee // Surface Science Reports. – 2011. – Vol. 66. – P. 1–27. doi: 10.1016/j.surfrep.2010.10.001

4. Noras, M.A. Charge detection methods for dielectrics – Overview / M.A. Noras // Trek Application Note. – 2003. – No. 3005. – P. 1–13.

5. Scanning electric potential microscopy imaging of polymers: electrical charge distribution in dielectrics / A. Galembeck, C.A.R. Costa, M.C.V.M. da Silva, E.F. Souza, F. Galembeck // Polymer. – 2001. – Vol. 42. – P. 4845−4851. doi: 10.1016 / S0032-3861 (00) 00921-6

6. The mosaic of Surface Charge in Contact Electrification / H.T. Baytekin, A.Z. Patashinski, M. Branicki, B. Baytekin, S. Soh, B.A. Grzybowski // Science. – 2011. – Vol. 333. – P. 308–312. doi: 10.1126 / science.1201512

7. Влияние высокодисперсного наполнителя на адгезионные и фрикционные свойства сополимера этилена с винилацетатом / А.И. Свириденок, А.Л. Жарин, А.В. Кравцевич, А.К. Тявловский // Трение и износ. – 2014. – Т. 35, № 4.– С. 401–410.

8. Ebrahimi, G. Investigation on corrosion protection mechanism of polyaniline nanoparticles doped with phosphoric acid by scanning Kelvin probe and other electrochemical methods / G. Ebrahimi, F. Rezaei, J. Neshati // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. – 2016. – P. 1–10. doi: 10.1016/j.jtice.2016.11.007

9. Schroder, D. Surface voltage and surface photovoltage: history, theory and applications / D. Schroder // Measurement Science & Technology. – 2001. – Vol. 3. – No. 12. – P. R16–R31.

10. Davies, D.K. Charge generation of dielectric surfaces / D.K. Davies // Journal of Physics. D: Applied Physics. – 1969. – No. 2. – P. 1533–1537. doi: 10.1088/0022-3727/2/11/307

11. Vorobey, R.I. Controlling the characteristics of photovoltaic cell based on their own semiconductors / R.I. Vorobey, [at al.] // Przeglad Elektrotechniczny. – 2015. – No. 8. – P. 81–85. doi:10.15199/48.2016.08.52

12. Zisman, W.A. A new method of measuring contact potential differences in metals / W. A. Zisman // Review of Scientific Instruments. – 1932. – No. 3. – P. 367–370. doi: 10.1063/1.1748947

13. Пантелеев, К.В. Построение измерителей контактной разности потенциалов / К.В. Пантелеев, В.А. Микитевич, А.Л. Жарин // Приборы и методы измерений. – 2016. – Т. 7, № 1. – С. 7–15. doi:10.21122/2220-9506-2016-7-1-7-15

14. Wicinski, M. Lateral resolution in scanning Kelvin probe microscopy / M. Wicinski, W. Burgstaller, A.W. Hassel // Corrosion Science. – 2016. – Vol. 104. – P. 1–8. doi: 10.1016/j.corsci.2015.09.008

15. Multitip scanning bio-Kelvin probe / I.D. Baikie, Smith, D.M. Porterfield, P.J. Estrup // Review of Scientific Instruments. – 1999. – Iss. 70. doi: 10.1063/1.1149678


Дополнительные файлы

Для цитирования: Пантелеев К.В., Кравцевич А.В., Ровба И.А., Лысенко В.И., Воробей Р.И., Гусев О.К., Жарин А.Л. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ПОЛИМЕРОВ МОДИФИЦИРОВАННЫМ ЗОНДОМ КЕЛЬВИНА. Приборы и методы измерений. 2017;8(4):386-397. DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-386-397

For citation: Pantsialeyeu K.U., Krautsevich A.U., Rovba I.A., Lysenko V.I., Vorobey R.I., Gusev O.K., Zharin A.L. ANALYSIS OF THE ELECTROPHYSICAL AND PHOTOELECTRIC PROPERTIES OF NANOCOMPOSITE POLYMERS BY THE MODIFIED KELVIN PROBE. Devices and Methods of Measurements. 2017;8(4):386-397. (In Russ.) DOI:10.21122/2220-9506-2017-8-4-386-397

Просмотров: 67

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)