Юрженко М.В. - Структурные исследования гибридных

СТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГИБРИДНЫХ ЭЛЕКТРОАКТИВНЫХ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И АНАЛИТИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ
СИН-НАНО 2012 Юрженко Максим (ИХВС НАН Украины, Киев)
2/15
Milestones
Что такое электроактивные полимерные
материалы?
Подходы к созданию
материалов,исследованию их структуры и
свойств
Аналитические методы исследований
Экспериментальные методы исследований
3/15
В
связи с высокими
значениями
потерь
Материалы
с ионным
и/илидиэлектрических
протонным типами
Полимерные
Благодаря
своим
материалы
электрофизическим
с ионным типом
и диэлектрическим
проводимости
и
, соответсвенно
, разсеивания
электромагнитной
проводимости
, допированные
молекулами
различных
характеристикам
показывают
высокую
электроактивные
сенсорную
активность
полимерные
и
энергии
,
материалы
с
электронным
типом
органических
и неорганических
соединений имеют
селективность
материалы
могут
к молекулам
быть перспективными
различных веществ
в качестве
и могут
проводимость
можна
рассматривать
как перспективные
высокую ионную
и протонную
проводимость
(σ ≈ 10-2
быть перспективными
SWITCH
и SMART материалов
в качестве
для высокоэфективных
гибкой полимерной
экранирующие
материалы для производства
защитных
См/см) и есть перспективными
для их использования
в
сенсорных материалов
микроэлектроники
покрытий
кисточниках энергии
Применение электроактивных
полимерных материалов
4/15
5/15
Электроактивные полимерные материалы
2 типа материалов
Электронный
проводимости
тип
Материалы
на
основе
наполненных термопластов
либо
полимеров
с
собственной електронной
проводимостью
Ионный/протонный
тип проводимости
6/15
СВОЙСТВА
1.
СТРУКТУ
РА
СТРУКТУРА
2.
СВОЙСТВ
А
Междисциплинарность
Единый результат
Исследовательские подходы
7/15
Моделирование
Гибридные полимерные материалы (ГМ)
синтезированы в реакциях органического
и неорганического компонентов
- углерод
- кислород
- азот
- водород
- кремний
- натрий
8/15
Молекулярный дизайн
Появление домена
сетки ИМ-MeSi
Разветвленные цепи
сетки УО-MeSi
Формирование домена
сетки ИМ-MeSi
R = 0,036
R = 0,063
R = 0,096
R = 0,131
R = 0,223
Точка инверсии сеток
R = 0,32
9/15
Подтверждение модели
MeSi
5
4
3
PPM
2
1
ЯМР, СЭМ, ТОМ
исследования
синтезированных ГМ
0
УО
УО
10
8
6
PPM
4
2
0
160
140
120
100
80
PPM
60
40
ИМ
10
8
6
PPM
4
2
0
ИМ
0
ОНС
8
20
160
140
120
100
80
PPM
60
40
20
0
120
100
80
PPM
60
40
20
0
ОНС
7
6
5
4
PPM
3
2
1
0
160
140
10/15
Изучение свойств ГМ
0,30
0,3
0,25
Tg
0,25
0,20
o
o
-100 C
-80 oC
o
-60 C
o
-40 C
o
-20 C
o
0 C
o
20 C
o
40 C
o
60 C
o
80 C
o
100 C
o
120 C
o
140 C
0,221
0,1
0,10
0,178
0,036
0,0
-100
-50
0,135
0,093
0,063
0
0,05
50
0,00 -1
10
100
10
0
10
1
10
o
10
10
3
4
10
10
5
10
6
10
0,063
M''
0,03
0,02
10
-1
0
10
10
1
10
2
3
10
10
4
10
5
10
6
7
10
Frequency, Hz
0,05
o
-100 C
o
-80 C
o
-60 C
o
-40 C
o
-20 C
0,04
o
0 C
o
20 C
o
40 C
0,03
o
60 C
o
80 C
o
100 C
o
120 C
0,02
o
140 C
0,01
0,01
0,00 -1
10
-3
-50
0
50
100
o
Temperature, C
10
0
1
10
2
10
3
10
4
10
5
0,00 -1
10
6
0
10
10
10
1
10
2
3
10
10
4
10
5
10
Frequency, Hz
Frequency, Hz
70
25
10
-10
10
-10
10
60
l 50
o
m
/
J 40
k
l
o
m
/ 15
J
k
10
0
10
5
10
15
20
ВмістR NCO,
, 10-2 %
25
30
m
c
/ 10-12
S
-12
10
-13
10
-13
10
30
20
0
-11
10
σ DC, См/см
20
-11
σAC, См/см
-100
Еа, кДж/моль
10
Еа, кДж/моль
M''
0,04
-2
0,05
o
0,135
10
0,10
-100 C
o
-80 C
o
-60 C
o
-40 C
o
-20 C
o
0 C
o
20 C
o
40 C
o
60 C
o
80 C
o
100 C
o
120 C
o
140 C
0,05
0,221
0,15
7
Frequency, Hz
Temperature, C
-1
2
M'
0,15
-100 C
-80 oC
o
-60 C
o
-40 C
-20 oC
o
0 C
o
20 C
o
40 C
o
60 C
o
80 C
o
100 C
o
120 C
o
140 C
0,20
M''
M'
0,26
M'
0,2
-14
10
-15
-14
5
10
15
20
R , NCO,
10-2 %
Вміст
25
30
10
0
5
10
15
20
25
ВмістRNCO,
, 10-2 %
30
10
35
m
c
/
S
6
Электрические
Диэлектрические
Tg
11/15
Модификация
Гибридный
материал
[1] Введение
ИЖ в процесі
синтезу ОНС
Электроактивний
полимерный
материал
Ионная
жидкость
HO
Cl
OH
-
Четвертичные (Q) и
дичетвертичные (2Q)
2Q
аммониевые соли на
основе морфолина
+
N
5
4
6
3
2
O
[2] Сорбция
ОНС ИЖ из
раствора
1
HO
Cl
-
Cl
+
N
5
4
-
OH
N
3
5
+
4
3
OH
[3] Сорбция
ОНС ИЖ
6
2
O
1
6
2
O
1
12/15
Исследование структуры
13/15
Изучение свойств
Sample #Sample name
1HM
2UO+9% IL
3UO+17% IL
4UO+5%IM+29% IL
5UO+5%IM+29%IL
6UO+10%IM+29% IL
7UO_10%IM+29% IL
8UO+23% IL
9UO+23% IL
10UO+23% IL
11UO+23% IL
12UO+23% IL
13UO+23% IL
14UO+23% IL
tan δ
σDC, S/cm ε'
σ', S/cm
1,31E-10 4,70E+00 1,26E-01 2,55E-09
1,61E-09 8,05E+00 2,87E-01 5,03E-09
8,51E-09 1,20E+01 5,48E-01 1,43E-08
3,61E-09 4,71E+00 6,42E-01 5,31E-09
1,20E-09 6,17E+00 2,20E-01 3,06E-09
1,25E-08 9,03E+00 1,33E+00 1,70E-08
9,65E-09 6,38E+00 4,46E-01 3,92E-09
1,21E-05 5,48E+01 1,02E+00 1,27E-07
1,21E-05 1,46E+02 2,54E+00 1,59E-03
1,21E-05 5,48E+01 8,38E+00 1,27E-03
1,21E-05 1,46E+02 1,92E+03 3,18E-03
1,21E-05 4,57E+02 6,19E+02 1,42E-03
1,21E-05 6,11E+04 3,61E+04 9,80E-04
1,21E-05 4,59E+05 4,50E+03 2,90E-03
ГМ
ГМ 2Q 17 %
14/15
ГМ 2Q 9 %
ГМ 2Q 23 %
Спасибо за внимание