Эксπир
Регистрация / Вход

Новые многофункциональные полимерные нанокомпозитные материалы с гигантским пьезосопротивлением

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров». Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Этапы проекта

1
09.03.2007 - 30.06.2007
Разработаны лабораторные технологии получения новых полимерных нанокомпозитов, обладающих гигантским пьезосопротивлением. Разработаны методики диагностики и характеризации полученных материалов.
  В результате, были синтезированы два различных типа полимерных нанокомпозитов, обладающих эффектом гигантского пьезосопротивления, используя различные технологии. Первый тип - на основе оригинальных двухслойных пленочных систем типа «наноструктурированная металлическая пленка - эластичная подложка». Второй тип – на основе однородно наполненных композиций типа полимер – проводящая дисперсная фаза. В качестве проводящих наполнителей использованы углеродные нанотрубки. Получены партии экспериментальных образцов, соответствующих этим двум типам.
Также на первом этапе научно-исследовательской работы “Новые многофункциональные полимерные нанокомпозитные материалы с гигантским пьезосопротивлением” разработаны лабораторные технологии получения новых полимерных нанокомпозитов, обладающих гигантским магнитосопротивлением.
Исследовано влияние условий получения на структуру нанокомпозиций поливиниловый спирт-магнетит, сформированных методом in situ на основе химически сшитого геля ПВС и обладающих эффектом гигантского магнитосопротивления.
Разработаны методики диагностики и характеризации полученных материалов методами рентгеновской дифракции, электронной микроскопии, термогравиметрического анализа, измерения электрических и магнитных свойств.
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.10.2007
• Развита технология синтеза и исследованы электропроводящие полимер-ные нанокомпозиции типа полимер – проводящая дисперсная фаза и типа двухслойных пленочных наноструктурированных систем “проводящее жесткое покрытие на эластичной подложке”, обладающие эффектом ги-гантского пьезосопротивления.
• Получены и исследованы нанокомпозиты на основе полимерных мат-риц, обладающие эффектом гигантского магнитосопротивления.
Результаты, использованные при выполнении проекта, являются па-тентно-чистыми и нацелены на их последующую коммерциализацию. С этой целью в рамках контракта проведены работы по анализу литературных дан-ных, патентный поиск, оформлена и принята заявка на патент.
Число публикаций в ведущих научных журналах, содержащих резуль-таты интеллектуальной деятельности, полученные в рамках выполнения про-ектов проблемно-ориентированных поисковых исследований, - 2 шт.
Возникновения гигантского пьезосопротивления в композитах можно достичь, заменяя достаточно жесткую матрицу эластичной – типа эластоме-ров или искуственных каучуков. На этом пути наибольшего продвижения к настоящему времени добилась основанная в 1996 г. фирма Peratech Ltd (Ве-ликобритания), сотрудничающая с одной из лабораторий университета в Durham (UK). Она разработала резиноподобный материал QTC (Quantum Tunnelling Composite), представляющий собой эластомерную матрицу с на-полнителем в виде мелкодисперсного никелевого порошка. Электрическое сопротивление этого материала изменяется на шесть порядков при сжатии ~20% (при комнатной температуре). Технология не описана. Теоретического объяснения не было.
Важно отметить, что все существующие электропроводящие полимерные композиты получены при использовании достаточно грубодисперсных (от нескольких десятых микрон до нескольких микрон) частиц проводящего компонента. Переход к наполнителям нанометрового размера обеспечил квантовый туннельный характер проводимости и позволил резко повысить чувствительность материала к деформациям. Нами показано, что вблизи пер-коляционного перехода пьезосопротивление такого материала может дости-гать гигантских значений, соответствующих изменению проводимости на не-сколько порядков при деформациях ~1-10%. Для сравнения, коэффициент тензочувствительности (отношение относительного изменения проводимости и относительной деформации) существующих полупроводниковых материа-лов составляет величину К~100. Предлагаемые материалы на основе нано-композитов имеют параметры, существенно превосходящие достигнутые, а именно К~103-105. Это открывает новые области применения подобных ма-териалов в науке и промышленности.
Нами разработана теоретическая модель пьезочувствительных свойств нового типа нанокомпозитов, в которых металлические гранулы распределе-ны в резиноподобной матрице и которые, в зависимости от объемного со-держания металлических гранул, имеют металлический или диэлектрический (прыжковый) тип проводимости.
Для целей данного проекта разработаны два различных типа проводя-щих полимерных нанокомпозитов. Первый тип - на основе оригинальных двухслойных пленочных наноструктурированных систем типа «проводящее жесткое покрытие (металлы и их окислы) на эластичной подложке (кау-чук)». Эти оригинальные системы обладают специально созданной наност-руктурированной поверхностью с туннельной проводимостью по металли-ческим островковым участкам. Второй тип – на основе нанокомпозиций ти-па - полимер, наполненный проводящей дисперсной фазой. В качестве про-водящих наполнителей использованы наночастицы графита и углеродные нанотрубки.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИНХС РАН
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
64
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
121
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки кристаллических материалов» (мероприятие Программы 1.3)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
106
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136