Блок 3 Создание композитных полимерных пленок и покрытий на основе различных типов полимеров, наноалмазов и луковичного углерода. Исследование взаимодействия. - презентация

1 Блок 3 Создание композитных полимерных пленок и покрытий на основе различных типов полимеров, наноалмазов и луковичного углерода. Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с углеродными наноструктурами и специфического влияния электронного состояния в sp2 и sp3 углеродных композитах ИК СО РАН отв. Кузнецов В.Л. ИНХ СО РАН, Окотруб А.В.и Романенко А.И.

2 Метод получения углерода луковичной структуры (УЛС) УЛС может производиться вбольших количествах Мотивация проекта

3 Motivation of the Project OLC is new material, which properties can be controllably varied: number and type of defects conductivity (dimensionality, localization length, free path of electrons etc) non linear optical properties possibility of modification

4 Схема взаимодействия ЭМИ с углеродом луковичной структуры

5 Диапазоны электромагнитных волн

6 Диэлектрические свойства УЛС -ПММА The measurements have been provided within the wide frequency range from 20 Hz to 1MHz to investigate structural relaxations by varying the temperature between 240 and 520K. Увеличение концентрации УЛС сильно влияет на температуру стеклования и плавления УЛС- ПММА композита Введение УЛС не влияет на вращательное движение эфирных групп полиметрной цепи, что указывает на незначительное влияние УЛС на ПММА матрицу

7 Рисунок. Температурные зависимости проводимости УЛС, полученных из наноалмазов прогревом при 1400, 1650 и 1850 K Увеличение температуры отжига НА от 1400 K до 1900 K приводит к увеличению проводимости порошков УЛС и к росту поглощающей способности, Электромагнитный отклик порошков УЛС

8 Рисунок. Поглощение ЭМИ от частоты для УЛС с различным размером Поглощение ЭМИ сильно зависит от размеров агрегатов частиц УЛС и температуры отжига исходных наноалмазов (соотношения sp2/sp3 углерода) Small OLC fraction Large OLC fraction Таблица. Электромагнитный отклик порошков УЛС, полученных при различных температурах, в области К-полосы (26-37 ГГц).

9 Повышение температеры отжига НА приводит к увеличению проводимости порошков УЛС Порошки УЛС с большим средним размером агломератов более эффективно поглощают ЭМИ Поглощающими свойствами УЛС можно управлять, изменяя плотность состояний электронной проводимости на уровне Ферми, путем изменения температуры получения УЛ, а также за счет изменения размеров агломератов УЛС путем выделения определенных фракций

10 Terahertz measurements Terahertz transmission spectra relative to reference beam. Symbols show experimental data, solid lines depict fits obtained using oscillator law. (a) Dh-01 – PMMA samples, (b) OLC-0 – PMMA samples. In collaboration with J. Macutkevic, G. Valusis, Semiconductor Physics Institute, Lithuania

11 Спектры пропускания (ИК диапазон) таблеток KBr с добавками (вес. /%) наноалмазов (ND) и углерода луковичной структуры (OLC)

12 Функция ослабления Кебулки-Мунка Спектры диффузного отражения порошков УЛС в УФ и видимой области

13 Skin effects (importance of percolation effects)

14 Vibration mechanisms of absorbance (nanotube analogies)

15 УЛС – перспективный материал для разработки покрытий, поглощающих или отражающих ЭМИ в широком дипазоне длин волн

16 Температурные зависимости проводимости УЛС, полученных из наноалмазов прогревом при 1400, 1650 и 1850 K, характерные для одномерной прыжковой проводимости ( σ(T) = σ 0 ·exp[(T 0 /T) 1/2)

17 УЛС, Изменение плотности состояний электронов проводимости N(E F ) в зависимости от температуры синтеза УЛС (использованы НА от различных производителей)

18 Possible physical reasons for non-monotonous frequency dependence of EM response of OLC powder Peculiarities of the EM response of OLC powders are provided by the agglomeration of OLC particles (giving new characteristic sizes). Some individual structural elements interacting with EM fields can resonate, and contribute into the effective energy absorption in microwave frequency range. Inter-shell vibrations within primary OLC can also contribute. The appearance of the attenuation peak at the long wavelength edge of the measured range can also be related to the water presented in samples. OLC powder is composite of OLC + air +water

19 Измерительная аппаратура и измеряемые параметры Параметры S 21 характеризует ослабление S 11 характеризует отражение

20 Effect of convection generated by high density laser Irradiation Transmission versus number of laser impulse. Z= 23 mm ε in =0.5 mJ Transmission versus number of laser impulse. Z= 0 mm ε in =0.5 mJ

21

22