Comparison of Properties of Polymer Composite Materials Reinforced with Carbon Nanotubes

• Autorzy: Zygoń P. , Gwoździk M. , Peszke J. , Nitkiewicz Z.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0031

Warianty tytułu

PL

Porównanie właściwości kompozytów polimerowych wzmacnianych nanorurkami węglowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Carbon nanotubes because of their high mechanical, optical or electrical properties, have found use as semiconducting materials constituting the reinforcing phase in composite materials. The paper presents the results of the studies on the mechanical properties of polymer composites reinforced with carbon nanotubes (CNT). Three-point bending tests were carried out on the composites. The density of each obtained composite was determined as well as the surface roughness and the resistivity at room temperature. Moreover the surface studies on an atomic forces microscope (AFM) and X-ray studies (phase composition analysis, crystallite sizes determination) were carried out on such composites. Measurements of the surface topography using the Tapping Mode method were performed, acquiring the data on the height and on the phase imaging. The change of intensity, of crystallite size and of half-value width of main reflections originating from carbon for composites have been determined using the X-ray analysis. Carbon nanotubes constituting the reinforcement for a polymer composite improve the mechanical properties and con-ductivity of the composite.

PL

Nanorurki węglowe ze względu na wysokie właściwości mechaniczne, optyczne czy elektryczne znalazły zastosowanie jako faza wzmacniająca materiałów kompozytowych. W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych kompozytów polimerowych wzmacnianych nanorurkami węglowymi (CNT). Na kompozytach została przeprowadzona próba trójpunktowego zginania. Określono gęstość każdego z otrzymanych kompozytów, wyznaczono chropowatość powierzchni na profilometrze oraz rezystywność w temperaturze pokojowej. Dla każdego z kompozytów przeprowadzono również badania powierzchni na mikroskopie sił atomowych (AFM), badania rentgenograficzne (analiza składu fazowego, określenie wielkości krystalitów). Przeprowadzono pomiary topografii powierzchni metodą Tapping Mode zbierając dane z wysokości i obrazowania fazowego. Za pomocą analizy rentgenograficznej określono zmianę intensywności, wielkości krystalitów oraz szerokości połówkowej refleksów głównych pochodzących od węgla dla nanorurek różnie modyfikowanych. Nanorurki węglowe stanowiące zbrojenie dla kompozytów polimerowych poprawiają właściwości mechaniczne oraz przewodność kompozytu.

Słowa kluczowe

EN

carbon nanotube; AFM; surface topography; polymer composites; mechanical

PL

nanorurki węglowe; AFM; topografia powierzchni; kompozyty polimerowe; mechanika

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 193--198
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zygoń P.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, 19 Armii Krajowej Av., 42-201 Częstochowa, Poland

autor

Gwoździk M.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, 19 Armii Krajowej Av., 42-201 Częstochowa, Poland

autor

Peszke J.

• University of Silesia in Katowice, Department of Solid State Physics, 4 Uniwersytecka Str., 40-007 Katowice, Poland

autor

Nitkiewicz Z.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Materials Engineering, 19 Armii Krajowej Av., 42-201 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] S. Ijima, Helical microtubules of graphitic carbon. Nature 354, 56-58 (2001).
• [2] G. Zhu, X. P. Zou, J. Cheng, M. F. Wang, Y. Su, Arch. Metall. Mater. 53, 3, 735-740 (2008).
• [3] M. Jakubowska, D. Biało, M. Słoma, A. Młożniak, Nowoczesne materiały kompozytowe zawierające nanorurki węglowe do zastosowań w technologii grubowarstwowej. Kompozyty, 2, 158-163 (2008).
• [4] P. Zygoń, M. Gwoździk, J. Peszke, Z. Peszke, Surface topog-raphy of carbon nanotubes posing a reinforcing phase in com-posite materials. Kompozyty, 4, 262-265 (2012).
• [5] R. Z. Ma, C. L. Xu, B. Q. Wei, J. Liang, D. H. Wu, D. J. Li, Electrical conductivity and field emission characteristics of hot-pressed sintered carbon nanotubes. Materials Research Bul-letin 34, 5, 741-747 (1999).
• [6] A. Huczko, Nanorurki węglowe. Czarne diamenty XXI wieku, Warszawa (2004).
• [7] N. G. Sahoo, S. Rana, J. W. Cho, L. Li, S. H. Chan, Polymer nanocomposites based on functionalized carbon nanotubes. Progress in Polymer Science 35, 837-867 (2010).
• [8] P. Zygoń, M. Gwoździk, J. Peszke, Z. Nitkiewicz, C. Kolan, Properties of polimer composites reinforced with carbon nan-otubes. Hutnik - Wiadomości Hutnicze, 5, 366-368 (2013).
• [9] Z. Rosłaniec, G. Broza, K. Schulte, Nanocomposites based on multiblock polyester elastomers (PEE) and carbon nanotubes (CNT). Composite Interfaces 10, 1, 95-102 (2003).
• [10] P. M. Ajayan, O. Stephan, C. Colliex, D. Trauth, Aligned carbon nanotube arrays formed by cutting a polymer resin-nanotube composite. Science 265, 1212-1214 (1994).
• [11] M. Moniruzzaman, K. I. Winey, Polymer nanocomposites con-taining carbon nanotubes. Macromolecules 39, 5194-5205 (2006).
• [12] M. S. P. Shaffer, A. H. Windle, Fabrication and characterization of carbon nanotubes/poly(vinyl alcohol) composites. Advanced Materials 11, 937-941 (1999).