Penambahan karbon nanotube atau karbon nanofiber dapat meningkatkan sifat mekanik

dari senyawa poliuretan (meningkatkan nilai modulus young, tingkat kekerasan metrial, tesil

strength, nilai konduktivitas termal, serta stabilitas termal matriks polimer, dan nilai

konduktivitas elektrik. Konsentrasi karbon nanotube yang terlalu tinggi dalam proses

pembuatan kapasitor (sekitar 10% psh, atau sekitar 10% bagian setiap per seratus matriks

polimer (resin)) dapat menurunkan nilai tensil strength dan dapat menurunkan nilai

konduktivitasnya.

Spektrum PPU ditunjukkan pada Gambar. 1. Spektrum resonansi lemah dan splitting

yang baik tidak dihasilkan. garis spektrum simetri berasal dari perputaran elektron yang tidak

berpasangan (orbtal S=1/2) yang terdelokalisasi pada l=1 pada inti atau dari spin elektron

yang tidak berpasangan yang terdelokalisasi yang melebihi nomor spin nuklir yang ditandai

dengan l=1/2.

Degradasi PU dalam berbagai kondisi yang disarankan untuk radikal bebas ditunjukan

sebagai berikut: a) radikal CH2-CH2-bebas di mana "" mengidentifikasikan elektron bebas

yang tidak berpasangan. Beberapa struktur menunjukan lima garis ESR dengan rasio

intensitas 1: 3: 1: 3: 1 dan hyperfine splitting pada 2.5 mT. Kedua struktur spektra hyperfine

dan splitting hyperfine yang konstan tidak sama dengan yang terekam dalam spektra (dalam

hal ini garis tengah haruslah menunjukan garis yang lemah). b) radikal CH2-CH2-radikal

bebas dengan rasio intensitas 1: 4: 6: 4: 1 dan menunjukan hyperfine splitting 2,5 mT (dengan

asumsi alpha sama dan beta splitting [20]). Struktur spektra dapat enjelaskan hasil rekaman

spektra ESR akan tetapi jumlah dari hyperfine splitting terlalu besar. C) radikal bebas *N-H

atau *N-O- menghasilkan tiga spektrum dengan sebuah hyperfine yang konstan sekitar 1.7

mT dan intensitas rasio 1:1:1. Bagaimanapun, dalam polimer, perbedaan mekanisme

pelebaran puncak menghasilkan garis yang sangat tajam, diantaranya menghasilkan garis

yang kecil dan melebar [21]. Kedua hyperfine splitting dan perbedaan lebar puncak sangat

berkaitan dengan radikal bebas dimana elektrin spin terdelokalisasi melebihi inti 14N,

karakterisasi dengan nuklir spin l-1, sebuah isotop hyperfine mengalami splitting pada 1.7

mT, dan memiiki kelimpahan dialam sekitar 93%. Hal ini berspekulasi bahwa mekanisme

generasi untuk radikal bebas tersebut adalah splitting ikatan NH[22].

Pada nanokomposit PU-VGCNF yang mengandung filler (VGCNFs) dengan

konsentrasi rendah, sinyal lemah ini masih diamati. Intensitas garis ini menurun sebanding

dengan peningkatan penambahan illerVGCNF karena dua proses yang saling bersaing: 1.

Beberapa radikal bebas yang dihasilkan dalam matriks polimer selama tahap pengolahan

dinonaktifkan oleh tabrakan segmen makromolekul (yang membawa ke keadaan radikal)

dengan karbon nanofibers melalui rekombinasi dari radikal bebas dengan elektron bebas

terdelokalisasi. 2. Fraksi polimer yang memberikan kontribusi untuk garis resonansi menurun

sedangkan fraksi VGCNF meningkat.

Gambar. 1. ESR spektrum polimer murni (PPU) mengalami kondisi pengolahan yang sama

seperti nanokomposit PU-CNF yang lain.

Gambar. 2. ESR spektrum CNF, di mana 10,0 0 0 Gs ¼ 1T.

Dalam PU-VGCNF komposit, sinyal ini ditumpangkan di atas garis ESR untuk

VGCNFs. Spektrum lemah terlihat di PPU dan PU-VGCNF dengan VGCNFs pada

konsentrasi rendah (sampai sekitar 2% berat. VGCNFs) menunjukkan splitting yang lemah

dari matriks polimer selama sintesis nanokomposites ini. Data ini mengungkapkan peran

VGCNF dalam menstabilkan matriks polimer terhadap proses degradasi. Namun, efek

stabilisasi ini aktif hanya untuk segmen polimer yang berada di sekitar daerah dari nanofiller

(atau pada jarak yang lebih kecil dari panjang hopping elektronik) dengan seratnano [23].

Penyelidikan baru-baru ini [15-18], di berbagai iradiasi nanocomposites polimer

mengungkapkan gangguan karbon nanotube dengan proses kimia yang dipicu oleh iradiasi

polimer. Studi kami menemukan efek dan dampak akibat radiasi cacat yang dihasilkan

selama sintesis / pengolahan nanokomposit. Sebagaimana sinyal resonansi yang lemah dan

bertumpuk (sampel PU-VGCNF) dengan garis ESR lain, estimasi kuantitatif yang akurat dari

proses stabilisasi tidak mungkin dapat disimpulkan.

B. studi CESR pada PU-VGCNFs

Nano filler menunjukkan konduktivitas listrik. ESR dari nanofiller agak kompleks

(lihat Gambar. 2). Biasanya, ESR spektrum VGCNFs terlihat mirip dengan spektrum ESR

karbon nanotube, yang terdiri dari hingga 3 baris [14]. Kecuali langkah khusus yang

disertakan pada sintesis dan pemurnian dari karbon nanofiber dan nanotube, garis spektra

paling intens dicatat sebesar nilai g (berkisar antara 2,4 dan 6). Resonansi luas dan intens ini

berasal dari residu katalis (logam transisi-ion seperti besi dan kobalt) tertanam dalam struktur

nano serat atau nanotube [14]. Ion-ion ini sering bercokol di kompleks yang menyajikan fitur

magnetik atau superparamagnetic. Parameter garis resonansi ini (posisi, intensitas, dan lebar)

memiliki ketergantungan suhu kompleks karena kontribusi tambahan dari ketergantungan

suhu magnetisasi. Pada garis luas ini ditumpangkan garis sempit yang terletak di dekat g-

faktor dari elektron bebas (g ¼ 2,0 036), yang ditugaskan untuk spin elektron tidak

berpasangan yang terdelokalisasi selama pembentukan nanofiber.

Studi ESR berfokus pada baris yang terletak di g ¼ 2,0 0 dan ditugaskan untuk elektron bebas

yang terdelokalisasi atas VGCNFs. Modifikasi kation dari spektrum ESR sebagai fungsi dari

loading dengan VGCNFs dianalisis secara rinci. ESR spektrum dari PU-VGCNFs

dikumpulkan pada Gambar. 3. Panel bawah menunjukkan spektrum ESR untuk yang lebih

luas dari medan magnet. Dalam beberapa spektrum, garis luas karena adanya fase magnetik

besi dapat melihat. Untuk p panel berfokus pada garis resonansi karena melakukan elektron,

diperbesar untuk berbagai sempit medan magnet. Dalam kedua panel, garis mana bergeser ke

atas dan amplitudo garis resonansi yang ditingkatkan untuk memungkinkan pengamatan yang

lebih baik dari garis resonansi.

Dengan mempertimbangkan bahwa anisotropi dari garis terletak dekat g ¼ 2,0 0 kecil, bentuk

garis resonansi spin elektronik uncoupled itu fi tted oleh Gaussian sederhana, dengan garis

lurus untuk koreksi dasar [14,11]:

Gambar. 3. Spektra ESR PU-CNF pada beberapa variasi CNF, pada daerah g ¼ 2,0 0.

Spektrum bawah menunjukkan seluruh jajaran spektrum ESR pada suhu kamar.

Pada Gambar. 4 ditunjukkan pengaruh konsentrasi VGCNFs pada intensitas garis

resonansi. Intensitas garis ESR sebanding dengan probabilitas transisi spin elektronik antara

spin up dan spin down tingkat energi, yang hampir sebanding dengan populasi spin elektronik

dalam sampel [14,11]. Gambar. 4 menunjukkan bahwa amplitudo dari garis resonansi

meningkat sebagai konsentrasi VGCNFs meningkat hingga sekitar 3,5% (wt.), Di mana

maksimum adalah mencapai. Selain lanjut dari fi ller mengakibatkan penurunan aw ea k dari

intensitas garis amplitudo diikuti oleh dataran tinggi di mana penambahan lebih lanjut dari

VGCNFs tidak berkontribusi secara signifikan terhadap intensitas garis resonansi. Perilaku

ini mengikuti kualitatif ketergantungan turunan pertama dari konduktivitas listrik pada

konsentrasi VGCNFs versus konsentrasi VGCNFs (lihat fi segitiga diisi pada Gambar. 4).

Sebuah ambang perkolasi sekitar 4% disarankan oleh data listrik yang diperoleh pada sampel

yang sama, mendukung hubungan antara konduktivitas listrik dan parameter ESR.

Gambar. 5 re fl Ects ketergantungan lebar garis resonansi pada loading dengan VGCNFs.

Pada konsentrasi yang sangat rendah dari VGCNFs, interaksi dipol edipole kuat dan

peningkatan konsentrasi VGCNFs memperluas garis resonansi [11]. Sebuah s konsentrasi

VGCNFs meningkat, interaksi pertukaran antara elektron uncoupled menjadi dominan dan

lebar garis resonansi mulai menurun sebagai konsentrasi VGCNFs 'di nanokomposit

meningkat. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, interaksi pertukaran yang sangat kuat,

mendukung perubahan ex anisotropic dan mengakibatkan ab roadening dari garis ESR [11].

Integral ganda dari daerah spektrum resonansi sebagai direkam, S, telah dihitung dengan

asumsi bahwa bentuk garis resonansi tidak terpengaruh oleh pemuatan dengan VGCNFs,

dengan menggunakan ekspresi [14,11]:

Gambar. 4. Pengaruh amplitudo pada penambahan VGCNFs (lingkaran), konduktivitas listrik

arus DC pada VGCNF (kotak) dan turunan dari konduktivitas listrik DC pada

VGCNF terhadap VGCNF (segitiga).

Ketergantungan S pada konsentrasi VGCNFs ditunjukkan pada Gambar. 6. Saya tis

melihat bahwa S meningkat sebagai konsentrasi VGCNF meningkat, sampai sekitar 3%

berat. Konsentrasi ini bertepatan dengan konsentrasi VGCNFs di mana ambang perkolasi

untuk konduktivitas listrik tercapai. Penurunan sedikit S sebagai konsentrasi VGCNFs

meningkat telah diamati. Ketergantungan S pada konsentrasi VGCNFs, C VGCNF, berikut

kualitatif ketergantungan ds / d CVGCNF, dibandingkan C VGCNF (seperti yang

ditunjukkan pada Gambar. 6), di mana s adalah konduktivitas listrik DC dari nanocomposites

(seperti yang dilaporkan dalam Ref . [9]). Dari Gambar. 6 disimpulkan bahwa konduksi

elektronik didominasi oleh polarons. The bipolaron spin rendah, yang merupakan partikel

yang terdiri dari dua spin elektronik uncoupled dipasangkan bersama-sama menjadi S = 0

negara, tidak menunjukkan garis ESR (sebagai jumlah putaran adalah nol) tetapi kontribusi

terhadap konduktivitas listrik. The bipolaron berputar tinggi, ditandai dengan S = 1

bertanggung jawab untuk garis resonansi lemah terletak di g = 4.0 [11,25], memberikan

kontribusi baik untuk garis ESR dan konduktivitas listrik. Tidak ada garis resonansi tercatat

dekat g = 4.0, mengesampingkan kemungkinan polarons berputar tinggi. Analisis ini singkat

dan data yang ditunjukkan pada Gambar. 6 menunjukkan bahwa konduktivitas listrik

didominasi oleh polarons

Gambar 5. Garis ESR pada penambahan VGCNFs

Gambar 6. Garis ESR pada parameter S dan penurunan nilai konduktivitas arus DC dengan

penambahan VGCNFs