Спосіб підвищення іонної провідності композита на основі нематичного рідкого кристалу

Реферат: Спосіб підвищення іонної провідності композита на основі нематичного рідкого кристалу, у якому в гомогенний нематичний рідкий кристал вносять домішки наночастинок магнетиту та вуглецевих нанотрубок, потім їх диспергують у ПВА, внаслідок чого отриманий композит має іонну провідність, яка перевищує іонну провідність композиту без наночастинок на 5 порядків. UA 99100 U (12) UA 99100 U UA 99100 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до таких областей приладобудування як космічна техніка, інтегральна мікроелектроніка, біомедична електроніка, зокрема до пристроїв для виробництва електричної енергії, і може знайти застосування в різних промислових виробництвах, які потребують нових та ефективних джерел енергії. Спосіб полягає у розробці технології отримання рідких кристалів, диспергованих в полімерній матриці (РКДП) з високою іонною провідністю для застосування у ролі функціональних елементів пристроїв для виробництва електричної енергії. Відоме існування великої кількості способів підвищення іонної провідності рідких кристалів, в тому числі РКДП [13]. До основних способів можна віднести такі як введення окремого типу наночастинок або принаймні двох типів наночастинок, які відрізняються за своїми властивостями [1-3]. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб введення двох типів наночастинок, який описаний в [3] прототип. Недоліком його є те, що він не приводить до суттєвого підвищення іонної провідності рідкого кристалу. В основу корисної моделі поставлена задача отримання за допомогою введення різного типу наночастинок такого рідкого кристалу, диспергованого в полімерну матрицю, який би мав значно вищу іонну провідність у порівнянні з РКДП без наночастинок. Поставлена задача досягається таким чином, що запропоновано спосіб одержання РКДП, який має значно вищу іонну провідність у порівнянні з РКДП без наночастинок і який відрізняється тим, що в гомогенний нематичний рідкий кристал вносять домішки наночастинок магнетиту та вуглецевих нанотрубок, потім його диспергують у ПВА, внаслідок чого отриманий РКДП має іонну провідність, яка перевищує іонну провідність вихідного РКДП на 5 порядків. Запропонований спосіб одержання композита на основі нематичного рідкого кристалу у порівнянні зі способом-прототипом, передбачає диспергування у полімерній матриці нематичного рідкого кристалу наночастинок магнетиту та вуглецевих нанотрубок, а його перевагою є суттєве збільшення на 5 порядків іонної провідності у порівнянні з РКДП без наночастинок. Спосіб здійснюється наступним чином: гомогенний нематичний рідкий кристал (РК) 6СНВТ та попередньо підготовлений композит, який являє собою диспергований у ПВА нематичний РК з внесеними в нього домішками магнітних наночастинок (МН) Fe3O4 та вуглецевих нанотрубок (ВН), розміщають у спеціальних комірках і з використанням осцилоскопічного методу вимірюють компоненти комплексної діелектричної проникності. Потім на основі уявної частини діелектричної проникності розраховують частотні залежності електропровідності (Фіг. 1). Величина іонної провідності визначається на ділянці спектра, де провідність не залежить від частоти. Наявність високої іонної провідності композита (Фіг. 1, крива 2) у порівнянні з провідністю РКДП без наночастинок (Фіг. 1, крива 1) свідчить про її підсиленням шляхом введення наночастинок. Неадитивність зміни провідності по відношенню до дії кожної з наночастинок окремо може бути зумовлена взаємодією наночастинок. Приклад Нематичний РК 6СНВТ був модифікований одночасним внесенням в нього домішок двох типів наночастинок - МН Fе3О4 сферичної форми і середнім діаметром 5 нм та ВН діаметром 2 нм і довжиною 1000 нм. Для одержання композиту нематичний РК 6СНВТ був диспергований у 10 % (вагових процентів) водному розчині ПВА у співвідношенні 1:1. Концентрація кожного з типів наночастинок складала 0,1 % від загальної ваги РК та ПВА. Після перемішування композит наносився на поверхню скла або скла, покритого ІТО, прозорого у видимій області спектра. Після випаровування води були отримані тонкі плівки товщиною 50±10 мкм. Для дослідження діелектричних властивостей тонких плівок композитів на їх основі виготовлялися -1 6 спеціальні комірки. Діелектричні властивості вивчалися в діапазоні частот 10 -10 Гц при температурі 293 К з використанням осцилоскопічного метода [4]. Використання тонких плівок композитів на основі рідких кристалів з різними домішками наночастинок, диспергованих у полімерній матриці, які мають високу іонну провідність дає можливість застосовувати їх в різних промислових виробництвах пристроях для виробництва електричної енергії, дозволяє покращити їх характеристики, оскільки забезпечується їх висока технологічність та простота виготовлення. Планується використання тонких плівок композитів на основі рідких кристалів з різними домішками наночастинок, диспергованих у полімерній матриці, в лабораторіях Ужгородського національного університету при виконанні фундаментальних досліджень нових матеріалів для використання у пристроях для виробництва електричної енергії. Джерела інформації: 1 UA 99100 U 5 10 1. N. Lebovka, Т. Dadakova, L. Lysetskiy et al., Phase transitions, intermolecular interactions and electrical conductivity behavior in carbon multiwalled nanotubes/nematic liquid crystal composites // J. Моl. Struct. 877 (1-3), p. 135-143 (2008). 2. A. Koval'chuk, L. Dolgov, and O. Yaroshchuk, Dielectric studies of dispersions of carbon nanotubes in liquid crystals 5CB // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 11 (4), p. 337-341 (2008). 3. K.G. Mishra, and S.J. Gupta, Effects of CuO/Zn Nanoparticles in Polymer Dispersed Liquid Crystals // Adv. Appl. Sci. Res. 2 (5), p. 212-220 (2011). - прототип. 4. A.J. Twarowski, A.C. Albrecht, Depletion layer in organic films: Low frequency measurements in polycrystalline tetracene // J. Chem. Phys. 20(5), p. 2255-2261 (1979). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб підвищення іонної провідності композита на основі нематичного рідкого кристалу, який відрізняється тим, що в гомогенний нематичний рідкий кристал вносять домішки наночастинок магнетиту та вуглецевих нанотрубок, потім їх диспергують у ПВА, внаслідок чого отриманий композит має іонну провідність, яка перевищує іонну провідність композиту без наночастинок на 5 порядків. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2