Введение к работе
Актуальность. Последнее десятилетие характеризуется быстрым ростом исследований физических свойств электропроводящих полимерных материалов (ЭПМ). Это связано с тем, что ЭПЫ сочетают свойства, присущие полупроводникам, металлам и полимерным диэлектрикам. Несмотря на то, что имелись попытки выяснения механизма проводимости ЭПМ на основе саженаполненных полимерных материалов (СНПМ), к моменту постановки данной работы чувствовался существенный пробел в понимании электронных свойств последних. Так, в СНПМ не предпринималась попытка рассматривать электронные свойства с учетом локализованности электронных состояний, не раскрывалась электронная природа перехода металл-диэлектрик (МД) и не изучена детально природа частотной зависимости проводимости. Дальнейшее развитие физики СШМ невозможно без выяснения механизма электропереноса в них. Поэтому исследование процессов формирования проводящей структуры и механизма электропроводности СНПМ в зависимости от различных факторов - температуры, концентрации, частоты переменного поля и т.д. относятся к актуальным проблемам в этой области физики.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы являлось выяснение особенностей формирования проводящей структуры и механизмов проводимости в постоянном и переменном полях саженаполненных полистирола (ПС), поливинилхлорида (ПВХ) и поли-винилиденфторида (ПВДФ), резко различающихся сродством к наполнителю.
Для достижения намеченной цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
Изучение концентрационной зависимости проводимости, парамагнитных параметров и плотности СШМ.
-
Изучение диэлектрических свойств СШМ. в зависимости от частоты поля и от концентрации наполнителя.
-
Изучение температурной зависимости проводимости СШМ.
-
Изучение проводимости СШМ в зависимости от частоты переменного ноля.
Научная новизна. Вперзые показано, что в СШМ на основе ПС, ПВХ и ПДДф формируются проводящие структуры, представляющие собой неустойчивые агломерирующие коллоиды, в которых частицы сажи в более полярной среде ПВДФ обрадуют Л!ЄКЄ плотно-
_ 4 -
упакованные агломераты, в среднемлярной среде ПВХ среднеупа-кованные агломераты и в менее полярной среде ПС наиболее плот-доулакованные агломертаы за счет того, что силы притяжения между частицами сажи в ПС наибольшее, чем в ПВХ и ЇЇВДФ. Показано, что в температурной зависимости проводимости СНПМ (77_400К) имеются три области с различными механизмами проводимости. При высоких температурах (Т>ТС, Тс - температура стеклования (композита) наблюдается f - проводимость, при Т<Т - проводимость, а при более низких - прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка, при этом гасители заряда осуществляют прыжки в случайных полях гауссовского типа по локализованным состояниям. Впервые выявлено, что в концентрационной зависимости проводимости СНПМ наблюдается андерсо-новского типа переход металл-диэлектрик (ВД). Впервые детально проанализирована природа частотной зависимости проводимости в отих СНПМ.
Практическая ценность. Развитые в работе представления об особенностях формирования проводящей структуры и механизмов проводимости в СНПМ позволяют глубже понять природу электропереноса в таких системах, а также необходимы для усовершенствования их технологии и определения новой области практического использования.
Основные результаты, внносимые на защиту:
-
Результаты исследований зависимости электрических, диэлектрических и парамагнитных параметров, а также плотности СНПЫ от концентрации сажи.
-
Объяснение природы перехода металл-диэлектрик в СНПМ.
-
Результаты исследований по выяснению природы проводимости э переменном поле.
Апробация работы. Основные результаты докладывались и обсуждались на : II Всесоюзной конференции по композиционным полимерным материалам и их применении в народном хозяйстве Ташкент, 1983 г.; XIII Всесоюзном совещании по органическим полупроводникам (Врзван, 1984 г.); ежегодных конференциях молодых ученій и специалистов ТашГУ им.В.И.Ленина; научных семинарах кафедры общей физики ТашІУ.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения "пяти глав, общих выводов и списка литературы. Она содержит 129 страниц машинописного текста, включает 23 рисунка и 14 таблиц. Библиографический список содержит 123 наименований,
