SPECTRAL DEPENDENCE OF ABSORPTION AND REFLECTION OF MICROWAVE RADIATION BY COMPOSITE EPOXY POLYMER WITH MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES

A method to disperse multi-walled carbon nanotubes in a two-component SpeciFix-20 polymer (epoxy resin + hardener) using joint hydromechanical and ultrasonic mixing was developed. New composite materials with carbon nanotubes in the epoxy polymer were produced. The structure, optical and electrical characteristics of these composites were studied. Propagation of electromagnetic radiation in the experimental samples of composite materials was investigated in the microwave range (26-38 GHz). It was shown that strong absorbtion of the composite material appeared only with significant additions of multiwalled carbon nanotubes and was caused by the appearance of electrical conductivity of the composites. A “size effect” was established for the influence of the addition type on the optical characteristics of the resulting composite materials. Being dependent on the carbon nanotubes specific surface, electromagnetic radiation absorption increases with the nanotube percentage and the decreasing of nanotube diameter.

многостенные углеродные нанотрубки, эпоксидный полимер, композитный материал, электромагнитное поглощение, комбинационное рассеяние света, multi-walled carbon nanotubes, epoxy polymer, composite material, electromagnetic radiation absorption, Raman scattering

1. S. Ijima. Nature, 354 (1991) 56-58

2. П. Н. Дьячков. Углеродные нанотрубки. Строение, свойства, применение, Москва, Бином (2006)

3. А. Г. Ткачев, И. В. Золотухин. Аппаратура и методы синтеза углеродных наноструктур, Москва, Машиностроение-1 (2007)

4. B. Hornbostel, U. Leute, P. Pötschke, J. Kotz, D. Kornfeld, P.-W. Chiu, S. Roth. Physica E, 40, N 7 (2008) 2425-2429

5. R. Lv, F. Kang, J. Gu, X. Gui, J. Wei, K. Wang, D. Wu. Appl. Phys. Lett., 93, N 22 (2008) 223105 (1-3)

6. S. H. Park, P. Thielemann, P. Asbeck, P. R. Bandaru. Appl. Phys. Lett., 94, N 24 (2009) 243111 (1-3)

7. Ф. Ф. Комаров, А. Г. Ткачев, Э. Муноз, О. В. Мильчанин, Р. М. Кривошеев, И. Н. Пархоменко, П. Жуковский. Материалы 1-й междунар. науч.-практ. конф. “Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение”, 11-13 ноября 2015 г., Тамбов, ТГТУ (2015) 50-52

8. Ф. Ф. Комаров, А. Г. Ткачев, Р. М. Кривошеев, О. В. Мильчанин. Материалы 1-й междунар. науч.-практ. конф. “Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение”, 11-13 ноября 2015 г., Тамбов, ТГТУ (2015) 200-202

9. H. Zhang, G. Zeng, Y. Ge, T. Chen, L. Hu. J. Appl. Phys., 105, N 5 (2009) 054314 (1-4)

10. Ф. Ф. Комаров, Р. М. Кривошеев, М. А. Ксенофонтов, Т. Н. Колтунович, Х. А. Абдулин, Л. Е. Островская, А. К. Тогомбаева. ИФЖ, 88, № 2 (2015) 344-349

11. Ф. Ф. Комаров, М. А. Ксенофонтов, А. Г. Ткачев, Р. М. Кривошеев, Л. Е. Островская, В. Н. Родионова, А. К. Тогомбаева. Докл. НАН Беларуси, 58, № 4 (2014) 42-46

12. В. Е. Мурадян, Е. А. Соколов, С. Д. Бабенко, А. Г. Моравский. ЖТФ, 80 (2010) 83-87

13. F. F. Komarov, P. Zukowski, R. M. Kryvasheyeu, E. Munoz, T. N. Koltunowicz, V. N. Rodionova, A. K. Togambaeva. Phys. Status Solidi A, 212, N 2 (2014) 425-432; doi: 10.1002/pssa.201431493

14. О. С. Островский, Е. Н. Одаренко, А. А. Шматько. Физ. инженерия поверхности, 1, № 2 (2003) 161-173

15. D. Bychanok, P. Kuzhir, S. Maksimenko, S. Bellucci, C. Brosseau. J. Appl. Phys., 113, N 12 (2013) 124103(1-6)

16. Ф. Ф. Комаров, О. В. Мильчанин, Е. Муноз, В. Н. Родионова, В. Б. Карпович, Р. М. Кривошеев. ЖТФ, 81, № 11 (2011) 140-145

17. K. L. Vinoy, R. M. Jha. Radar Absorbing Materials from Theory to Design and Characterization, Boston, Kluwar Acad (1996)

18. J. A. Roberts, T. Imholt, Z. Ye, C. A. Dyke, D. W. Price Jr., J. M. Tour. J. Appl. Phys., 95, N 8 (2004) 4352-4356

19. D. Bychanok, G. Gorokhov, D. Meisak, P. Kuzhir, S. A. Maksimenko, Y. Wang, Z. Han, X. Gao, H. Yue. Progr. Electromagn. Res. M, 53 (2017) 9-16

20. D. Bychanok, G. Gorokhov, D. Meisak, A. Plyushch, P. Kuzhir, A. Sokal, L. Lapko, A. Sanchez-Sanchez, V. Fierro, A. Celzard, C. Gallagher, A. P. Hibbins, F. Y. Ogrin, C. Brosseau. Progr. Electromagn. Res. C, 66 (2016) 77-85

21. T. Miyake, T. Yamakawa, N. Ohno. J. Mater. Sci., 33, N 21 (1998) 5177-5183

22. T. M. Brooks Brinton II. Condition Assessment of Kevlar Composite Materials Using Raman Spectroscopy, dis. candidate for the degree of Master of Science, Columbia, Missouri (2007) 78

23. R. J. Nemanich, S. A. Solin. Phys. Rev. B, 20, N 2 (1979) 392-401

24. В. И. Иванов-Омский, Е. А. Сморгонская. ФТП, 39, № 8 (2005) 970-975

25. H. Vašková, V. Křesálek. Int. J. Mathem. Model. Method. Appl. Sci., 5, N 7 (2011) 1197-1204

26. E. Vajaiac, S. Palade, A. Pantazi, A. Stefan, G. Pelin, D. Baran, C. Ban, M. Purica, V. Meltzer, E. Pincu, C. Berbecaru, D. Dragoman. Digest J. Nanomater. Biostruct., 10, N 2 (2015) 359-369

27. E. Ivanov, R. Kotsilkova, E. Krusteya. J. Nanopart. Res., 13, N 8 (2011) 3393-3403

28. W. Ma, L. Liu, Zh. Zhang, R. Yang, G. Liu, T. Zhang, X. An, X. Yi, Y. Ren, Zh. Niu, J. Li, H. Dong, W. Zhou, P. M. Ajayan, S. Xie. NanoLett., 9, N 8 (2009) 2855-2861

29. S. Osswald, E. Flahaut, H. Ye, Y. Gogotsi. Chem. Phys. Lett., 402, N 4-6 (2005) 422-427

30. Т. Н. Колтунович. Журн. прикл. спектр., 82, № 4 (2015) 616-621 [T. N. Koltynowicz. J. Appl. Spectr., 82, N 4 (2015) 623-628]