RAS PhysicsДефектоскопия Russian Journal of Nondestructive Testing

  • ISSN (Print) 0130-3082
  • ISSN (Online) 3034-4980

The Anisotropy Degree Measurement of Electrical Properties of the Epoxy Resin — Magnetic Fluid — Carbon Nanotubes Composite

PII
S30344980S0130308225020053-1
DOI
10.7868/S3034498025020053
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume / Issue number 2
Pages
53-66
Abstract
The electrical properties of a material representing a composite of epoxy resin, magnetic fluid and carbon nanotubes are investigated. It is shown that in composites dried in the presence of a magnetic field, elongated conductive structures consisting of carbon nanotubes and magnetic fluid are formed. Their presence causes the appearance of anisotropy of the electrical properties of such composites. The anisotropy of the properties was studied by microwave waveguide methods, according to the frequency dependence of the reflection coefficient of microwave radiation from a periodic structure in which the composite under study was used as a damaged layer. It was found that the electrical properties of the composite depend on the magnitude and direction of the magnetic field induction, as well as on changes in the concentration of components in the composite. Numerical modeling was performed and the importance of taking into account the anisotropy of the electrical properties of the formed structures when calculating the integral parameters of the composite was shown.
Keywords
магнитная жидкость углеродные нанотрубки СВЧ фотонный кристалл композит структурообразование моделирование анизотропия
Date of publication
01.02.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
125

References

  1. 1. Gholizadeh S. A review of non-destructive testing methods of composite materials // Procedia Structural Integrity. 2016. V. 1. P. 050—057. DOI: 10.1016/j.prostr.2016.02.008
  2. 2. Mohammed S.R., Mohamed A. Abou-Khousa, Muhammad F.A. A review on microwave non-destructive testing (NDT) of composites // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2024. V. 58. Art. No. 101848. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2024.101848
  3. 3. Казьмин А.И., Федюнин П.А., Федюнин Д.П. Контроль диэлектрической проницаемости и толщины анизотропных диэлектрических покрытий методом поверхностных электромагнитных волн // Дефектоскопия. 2021. № 6. С. 57—72.
  4. 4. Vegesna S., Irin F., Green M., Sae M. Non-destructive technique for broadband characterization of carbon nanotubes at microwave frequencies // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2013. V. 27. No. 11. P. 1372—1381. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/09205071.2013.808968
  5. 5. Бочкова Т.С., Игонин С.В., Усанов Д.А., Постельга А.Э. Определение параметров магнитной жидкости по температурной зависимости спектра отражения сверхвысокочастотного излучения с учетом образованных агломератов ферромагнитных наночастиц // Дефектоскопия. 2018. № 8. C. 41—49. DOI: 10.1134/S0130308218080055
  6. 6. Hughes K.J., Iyer K.A., Bird R.E., Ivanov J., Banerjee S., Georges G., Zhou Q.A. Review of Carbon Nanotube Research and Development Materialsand Emerging Applications // ACS Appl. Nano Mater. 2024. V. 7. P. 18695—18713. DOI: https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02721
  7. 7. Balguria P.K., Harris Samuel D.G., Thumu U. A review on mechanical properties of epoxy nanocomposites // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 44. Part 1. P. 346—355. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.742
  8. 8. Ogbonna V.E., Popoola A.P.I., Popoola O.M. A review on recent advances on the mechanical and conductivity properties of epoxy nanocomposites for industrial applications // Polymer Bulletin. 2023. V. 80. P. 3449—3487. DOI: https://doi.org/10.1007/s00289-022-04249-4
  9. 9. Singh B.P., Verma P., Veena C., Saini P., Pande S., Singh V.N., Mathur R.B. Enhanced microwave shielding and mechanical properties of high loading MWCNT—epoxy composites // J. Nanopart Res. 2013. V. 15. No. 4. Art. No. 1554. DOI: 10.1007/s11051-013-1554-0
  10. 10. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Романов А.В. Комплексная диэлектрическая проницаемость композитов на основе диэлектрических матриц и входящих в их состав углеродных нанотрубок // ЖТФ. 2011. Т. 81. № 1. С. 106—110.
  11. 11. Valdirene Aparecida da Silva, Rezende M.C. S-parameters, electrical permittivity, and absorbing energy measurements of carbon nanotubes-based composites in X-band // J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 138. No. 7. P. 1—10. DOI: 10.1002/app.49843
  12. 12. Воробьева Е.А., Евсеев А.П., Петров В.Л., Шемухин А.А., Чеченин Н.Г. Проводимость в композитных материалах на основе ориентированных углеродных нанотрубок // ВМУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2021. №. 1. С. 23—29
  13. 13. Vovchenko L.L., Zagorodnii V.V., Yakovenko O.S., Matzui L.Yu., Oliynyk V.V., Launets V.L. Microwave Properties and Conductivity Anisotropy of Oriented Multiwalled Carbon Nanotube/Epoxy Composites // Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2016. V. 38. No. 5. P. 657—668. DOI: 10.15407/mfint.38.05.0657
  14. 14. Kim I.T., Tannenbaum A., Tannenbaum R. Anisotropic conductivity of magnetic carbon nanotubes embedded in epoxy matrices // Carbon. 2011. V. 49. No. 1. P. 54—61. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.08.041
  15. 15. Shahsavar A., Salimpour M.R., Saghafian M., Shafii M.B. Effect of magnetic field on thermal conductivity and viscosity of a magnetic nanofluid loaded with carbon nanotubes // J. Mech. Sci. Technol. 2016. V. 30. No. 2. P. 809—815. DOI: 10.1007/s12206-016-0135-4
  16. 16. Vales-Pinzón C., Alvarado-Gil J.J., Medina-Esquivel R., Martínez-Torres P. Polarized light transmission in ferrofluids loaded with carbon nanotubes in the presence of a uniform magnetic field // J. Magn. Magn. Mat. 2014. V. 369. P. 114—121. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.06.025
  17. 17. Dotsenko O.A., Pavlova A.A., Dotsenko V.S. The effect of external magnetic field on dielectric permeability of multiphase ferrofluids // Russian Physics Journal. 2018. V. 60. N. 11. P. 1955—1960. DOI: 10.1007/s11182-018-1308-7
  18. 18. Туркин С.Д., Диканский Ю.И. Особенности отражения электромагнитных волн СВЧ-диапазона от магнитных коллоидов // ЖТФ. 2021. Т. 91. № 1. С. 131—138.
  19. 19. Sloan R., Stakenborghs R.J. Recent Developments in the Industrial Application of Microwave NDT / Sensors and Communication Technologies in the 1 GHz to 10 THz Band. 2024 Proceedings Volume 13203. DOI: https://doi.org/10.1117/12.3037072
  20. 20. Усанов Д.А., Никитов С.А., Скрипаль А.В., Пономарев Д.В., Латышева Е.В. Измерения электрофизических характеристик полупроводниковых структур с использованием СВЧ фотонных кристаллов // Известия вузов. Электроника. 2016. Т. 21. № 2. C. 187—194
  21. 21. Скрипаль А.В., Пономарев Д.В., Комаров А.А., Шаронов В.Е. Использование таммовских резонансов в СВЧ фотонных кристаллах для измерения параметров полупроводниковых слоев // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2022. В. 4. C. 161—162.
  22. 22. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Абрамов А.В., Боголюбов А.С. Измерения толщины нанометровых слоев металла и электропроводности полупроводника в структурах металл—полупроводник по спектрам отражения и прохождения электромагнитного излучения // ЖТФ. 2006. Т. 76. №. 5. С. 112—117.
  23. 23. Сушко М.Я., Криськив С.К. Метод компактных групп в теории диэлектрической проницаемости гетерогенных систем // ЖТФ. 2009. Т. 79. №. 3. С. 97—101.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library