Premium
Mikrostruktur und Inkubationsprozesse in flüssigkristallinen Kompositmaterialien (5CB), gefüllt mit mehrschichtigen Kohlenstoff‐Nanoröhren
Author(s) -
Lisetski L. N.,
Minenko S. S.,
Ponevchinsky V. V.,
Soskin M. S.,
Goncharuk A. I.,
Lebovka N. I.
Publication year - 2011
Publication title -
materialwissenschaft und werkstofftechnik
Language(s) - German
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.285
H-Index - 38
eISSN - 1521-4052
pISSN - 0933-5137
DOI - 10.1002/mawe.201100721
Subject(s) - carbon nanotube , microstructure , composite number , materials science , percolation (cognitive psychology) , percolation threshold , composite material , conductivity , phase (matter) , chemical engineering , electrical resistivity and conductivity , chemistry , organic chemistry , engineering , neuroscience , electrical engineering , biology
This work reports a study on microstructure, electrical conductivity and phase transitions of 5CB(4‐pentyl‐4′‐cyanobiphenyl) + multi‐walled carbon nanotubes (MWCNTs) composite materials. The concentration of MWCNTs was varied within 0.025 and 1 wt.%. The unmodified (o) and modified (m) MWCNTs were used. The mild milling was applied for shortening length of MWCNTs. Direct microscopic observation of composites at different concentrations C of MWCNTs evidenced the presence of aggregation and percolation processes. Formation of percolation networks was observed at C p ≈ 0.025–0.05% wt and C=C p ≈ 0.1–0.25% wt for o ‐MWCNTs and m ‐MWCNTs composites, respectively. Increase of the percolation threshold for m ‐MWCNTs, possibly, reflected their smaller aspect ratio r . The conductivity exponents were approximately the same ( t ≈ 3.3 ± 0.1) for both o ‐MWCNTs and m ‐MWCNTs. The microstructure of MWCNT aggregates was not stable in time. The initially formed loose aggregates (L‐aggregates) transformed into the more compact C‐aggregates during the incubation time of one week. The incubation resulted in decrease of anisotropy, change in phase behaviour near the nematic‐isotropic transition, and influenced external electric field response of the studied composite material. In dieser Arbeit werden die Mikrostruktur, die elektrische Leitfähigkeit und die Phasenübergänge in Kompositen aus 5CB (4‐pentyl‐4′‐cyanobiphenyl) und mehrschichtigen Kohlenstoff‐Nanoröhren (MWCNTs) behandelt. Die Konzentration der MWCNTs liegt im Bereich zwischen 0.025 und 1 Gew.‐%. Es wurden unbehandelte (o) und modifizierte (m) MWCNTs verwendet. Um die Länge der MWCNTs zu verkürzen, wurden sie schonend gemahlen. Die direkte mikroskopische Beobachtung der Komposite bei unterschiedlichen Konzentrationen von MWCNTs zeigte das Vorhandensein von Aggregations‐ und Perkolationsprozessen an. Die Bildung eines Perkolationsnetzwerkes wurde im Konzentrationsbereich 0,025–0,05% Gew.‐% für o‐MWCNTS und 0,1–0,25 Gew.‐% für m ‐MWCNTs beobachtet. Eine Erhöhung der Perkolationsschwelle für die m ‐MWCNTs könnte mit dem kleineren Aspektverhältnis r zusammenhängen. Die Leitfähigkeitsexponenten sind für beide MWCNTs ungefähr gleich ( t ≈ 3,3 ± 0,1). Die Mikrostruktur der MWCNT Aggregate war zeitlich nicht stabil. Die urspünglich gebildeten losen Aggregate (L‐Aggregate) wandeln sich in die mehr kompakten Aggregate (C‐Aggregate) während der Inkubation innerhalb von einer Woche um. Die Inkubation führt zu einer Abnahme der Anisotropie, einem Wechsel der Phase in der Nähe der nematischen‐isotropen Umwandlung und beeinflusst die Antwort auf ein externes elektrisches Feld der studierten Kompositmaterialien.